Ein Differenzphasenschieber-Hohlleiterzirkulator kombiniert Aufteilung und Kombination durch Hybride mit nichtreziproken Phasendifferenzen. Solche Strukturen können für hohe Leistung ausgelegt werden. X-Band, 500 W, weniger als 0,5 dB Dämpfung oder mehr als 40 dB Isolation sind jedoch keine gemeinsamen Werte aller Modelle.
Unterschied zum Verzweigungstyp
Ein verbreiteter Verzweigungszirkulator verwendet magnetisierten Ferrit im Bereich mehrerer zusammenlaufender Hohlleiter. Beim Differenzphasentyp werden getrennte Wege phasenabhängig wieder kombiniert.
Eine typische Konstruktion enthält Magic Tee, 90°-Hybrid und zwei entgegengesetzt magnetisierte Differenzphasenschieber. Sie ist gewöhnlich ein Viertor, beispielsweise mit Folge 1→2→3→4→1 gemäß Portplan.
Eine einzelne dreieckige Ferritverzweigung beschreibt daher nicht jede Implementierung dieser Bauart.
Nichtreziproke Phase lenkt die Energie
In magnetisch vorgespannten Ferritwegen können Vorwärts- und Rückwärtsphase verschieden sein. Zusammen mit den Hybridbeziehungen entsteht konstruktive Kombination an einem Ausgang und Auslöschung an einem anderen.
Zwei gewöhnliche reziproke Verzögerungsleitungen und passive Hybride allein erzeugen diese richtungsabhängige Zirkulation nicht. Das Signal wird nicht verstärkt; vorhandene Leistung wird aufgeteilt und kombiniert.
Ein äußerer Winkel von 120° zwischen drei Anschlüssen ist nicht dieselbe Größe wie die erforderliche elektrische Phasendifferenz interner Wege. Definieren Sie Geometrie und Referenzebenen getrennt.
Amplitude und Phase
Ungleiche Amplituden, Phasenfehler und Hybridunsymmetrie erzeugen Leckleistung am ideal ausgelöschten Ausgang. Das Gleichgewicht kann sich mit Frequenz und Temperatur ändern.
Im einfachen idealen Zweiwellenmodell mit gleichen Amplituden und Fehler δ von der Auslöschphase ist das Leistungsverhältnis von unerwünschtem zu addierendem Ausgang tan²(δ/2).
Für δ = 2° ergibt das etwa 0,0305% oder −35,2 dB. Dieser einzelne Fehlerfall beweist keine 40-dB-Isolation des Produkts. Amplitudenfehler, Reflexion, andere Leckwege und Messfehler bleiben getrennte Beiträge.
Vier Ports und Terminierung
Bei weniger äußeren Anschlüssen können interne Lasten oder andere Wege vorhanden sein. Nur einen Port eines Viertors zu terminieren erzeugt nicht automatisch eine verlustlose Zirkulation zwischen allen drei verbleibenden Ports.
Bei 1→2→3→4→1 und einer Last an 4 läuft die Hauptleistung von 3 zur Last, nicht automatisch zu 1. Prüfen Sie S-Matrix und tatsächliche Wege für Senden, Reflexion und Empfang.
Lastreflexion kann unerwünschte Rückwege schaffen. Belastbarkeit, Anpassung und Kühlung der Terminierungen gehören zur Baugruppe.
Mittel- und Spitzenleistung
Der Mittelwert betrifft Wärme, der Spitzenwert auch lokale Felder und Entladung. Ergänzen Sie Wattangaben um Pulsbreite, Wiederholung, Lastreflexion, Druck und Temperatur.
Bei 1 kW Eingang und 0,3 dB Dämpfung im Nutzweg beträgt der einfache übertragene Anteil etwa 93,3%. Die restlichen rund 66,7 W sind nur dann vollständig Wärme, wenn Reflexion und andere Ausgangsleistungen vernachlässigbar sind.
Ferrit, Magnetkreis, Verbindungen und Kühlung sind modellspezifisch. 1500–2500 Gauß, Masse unter 150 g oder Lebensdauer über zehn Jahre sind keine universellen Daten.
Auswahl und Prüfung
- Interne Struktur, Portnummern und Umlauffolge klären.
- Band, Moden, Flansche und Referenzen festlegen.
- Reflexion, Nutzübertragung und unerwünschte Wege über die Band messen.
- Interne und externe Lastzustände dokumentieren.
- Leistung, Kühlung und Temperatur separat prüfen.
Der Abschnitt Differential phase shift circulators in Circulator beschreibt die Hybrid-Zweiweg-Struktur. Die Zirkulatorgrundlagen ergänzen sie; entscheidend sind Portplan und Ergebnisse des gekauften Modells.
