Un circulateur à guide d’ondes à déphasage différentiel combine division et recombinaison par hybrides avec une différence de phase non réciproque. Cette architecture peut servir à forte puissance, sans que bande X, 500 W, perte inférieure à 0,5 dB et isolation supérieure à 40 dB soient des valeurs communes à tous les modèles.
Différence avec un circulateur à jonction
Un modèle à jonction utilise généralement la ferrite polarisée à la réunion de plusieurs guides. Dans le type à déphasage différentiel, la répartition entre chemins et leur recombinaison après déphasage sont essentielles.
Une réalisation représentative emploie un té magique, un hybride à 90° et deux déphaseurs différentiels de polarisation magnétique opposée. Elle possède habituellement quatre ports, avec une circulation telle que 1→2→3→4→1 selon le repérage du dessin.
On ne peut expliquer toutes ces réalisations par une seule jonction triangulaire de ferrite. Le schéma et la définition des ports doivent accompagner la spécification.
La non-réciprocité sélectionne le chemin
Dans un trajet avec ferrite magnétisée, les phases de transmission peuvent différer suivant le sens. En combinaison avec les relations de phase des hybrides, cela produit renforcement à une sortie et annulation à une autre.
Deux lignes à retard réciproques et des hybrides passifs ordinaires ne suffisent pas à réaliser cette circulation dépendante du sens. Le composant répartit la puissance reçue; il ne l’amplifie pas.
Un angle extérieur de 120° entre trois bras n’impose pas un déphasage de transmission de 120° à chaque chemin. Définissez circuit et références avant d’utiliser une valeur de phase.
Erreurs d’amplitude et de phase
Le déséquilibre des deux chemins et des hybrides fait apparaître une fuite au port où l’annulation devrait se produire. Évaluez la bande et la température, pas seulement le point central.
Dans un modèle illustratif de deux ondes d’amplitude égale, un écart δ à la phase d’annulation donne un rapport de puissance entre sortie indésirable et sortie de somme de tan²(δ/2). Pour δ = 2°, il vaut environ 0,0305%, soit −35,2 dB.
Cela ne démontre pas une isolation réelle de 40 dB : erreur d’amplitude, réflexion, autres fuites et étalonnage restent à considérer. L’exemple n’inclut qu’une source d’écart.
Quatre ports et terminaisons
Un appareil avec moins de connecteurs accessibles peut inclure des charges ou d’autres circuits. Terminer simplement un port d’un circulateur à quatre ports ne transforme pas nécessairement les trois autres en un circulateur à trois ports sans pertes.
Dans la séquence 1→2→3→4→1, une charge au port 4 absorbe principalement la puissance venant du port 3. Cette puissance ne repart pas automatiquement vers 1. Vérifiez les chemins émission, retour et réception dans la matrice S réelle.
Une charge désadaptée peut renvoyer de l’énergie dans des chemins non souhaités. Sa tenue et son refroidissement font partie des caractéristiques de l’assemblage.
Forte puissance : moyenne et crête
La moyenne concerne l’échauffement, tandis que la crête intervient aussi dans les champs locaux et les décharges. Précisez impulsions, répétition, réflexion de charge, pression et température avec la puissance.
Une perte de 0,3 dB sur le trajet voulu correspond à environ 93,3% transmis. Pour 1 kW d’entrée, considérer les quelque 66,7 W restants comme de la chaleur exige notamment que réflexion et puissance vers d’autres ports soient négligeables.
La conception thermique, la ferrite et le circuit magnétique dépendent du modèle. Ni 1500–2500 gauss, ni moins de 150 g, ni dix ans de durée de vie ne sont universels.
Sélection et réception
- Confirmer structure, numéros de ports et circulation.
- Définir bande, modes, brides et références.
- Mesurer réflexion, transmission utile et chemins indésirables sur toute la bande.
- Consigner les terminaisons internes et externes.
- Vérifier séparément les conditions de puissance, refroidissement et température.
La section dédiée au déphasage différentiel de Circulator présente la structure à hybrides. Comparez-la aux principes des circulateurs, puis utilisez le schéma et les essais du produit pour décider de sa compatibilité.
