Un circulador de guía de ondas es un dispositivo RF multipuerto no recíproco que dirige energía siguiendo una secuencia definida. En un ejemplo de tres puertos: 1→2, 2→3 y 3→1. No amplifica la señal; sus pérdidas y aislamiento son finitos y se especifican para una banda.
Cómo se obtiene la no reciprocidad
En diseños habituales de ferrita, la polarización magnética modifica la interacción del campo con el material. La transmisión de 1 a 2 puede ser muy distinta de la transmisión de 2 a 1.
Existen estructuras de unión resonantes y otras realizaciones. No todos los circuladores se describen como un mismo tramo que gira la polarización exactamente 45°. La geometría y la excitación forman parte del diseño.
La numeración de puertos es convencional. Comprueba flechas y plano antes de conectar transmisor, antena y carga; el sentido puede variar entre modelos.
Protección del transmisor
Con transmisor en 1, antena en 2 y carga adaptada en 3, la reflexión de la antena se dirige principalmente de 2 a 3. La carga debe admitir la potencia reflejada media y de pico prevista.
Así se consigue una función de aislamiento de dos puertos utilizando un tercer puerto terminado. El circulador por sí solo no necesariamente absorbe toda la energía reflejada. Una carga mal adaptada puede devolver parte hacia 1 siguiendo 3→1.
Uso en transmisión y recepción
Si el puerto 3 se conecta al receptor, la señal recibida por la antena pasa de 2 a 3. Pero la fuga del transmisor y la reflexión de la antena también pueden llegar a ese receptor.
Se necesita la protección apropiada mediante limitación, conmutación u otros recursos del sistema. La presencia de un circulador no garantiza que un LNA sobreviva a cualquier potencia transmitida.
Leer pérdidas y aislamiento
Con las condiciones de referencia adaptadas, la pérdida de inserción 1→2 se expresa como −20 log10|S21|. Para el trayecto no deseado 1→3, el aislamiento positivo puede expresarse como −20 log10|S31|.
Una pérdida de 0,5 dB representa aproximadamente 89,1% de potencia transmitida al puerto considerado. Un aislamiento de 20 dB representa una relación de potencia de 1%, no 20%.
Son ejemplos de interpretación, no especificaciones universales. No todos los modelos ofrecen menos de 0,5 dB, más de 20 dB y más de 50 W a la vez.
Banda, modos e interfaces
Comprueba frecuencia, sección de guía, modo y bridas. El corte geométrico de la guía no define toda la banda del circulador: ferrita y transiciones tienen sus propias respuestas.
Un diplexor separa bandas mediante filtros; no hace la misma función que un circulador. Tampoco una guía de ondas hueca sin estructura adicional se convierte en un dispositivo no recíproco.
En un horno de microondas doméstico, la guía transporta energía hacia la cavidad, pero no debe suponerse que incorpore este tipo de circulador. La explicación de un componente RF no es una instrucción de reparación del horno.
Potencia e instalación
Especifica régimen continuo o pulsado, duración, repetición, reflexión de carga y temperatura. La disipación limita la potencia media; los campos locales pueden limitar los picos.
Montaje, disipador, presión y entorno magnético deben corresponder al manual. Un valor de catálogo solo se aplica con sus condiciones de refrigeración y carga.
Comprobación del conjunto
- Identifica puertos y sentido.
- Coloca las terminaciones exigidas por el ensayo.
- Mide reflexión, transmisión y aislamiento en banda.
- Evalúa potencia y temperatura con métodos separados.
- Considera fallos y desadaptación de la carga externa.
El resumen de circuladores de Microwaves101 explica la no reciprocidad y las rutas. Las garantías deben proceder del modelo específico y de sus condiciones de prueba.
