Волноводный циркулятор — невзаимное многопортовое RF-устройство, которое направляет энергию по заданной последовательности портов. Для обычного трёхпортового примера это 1→2, 2→3 и 3→1. Он не усиливает сигнал, а изоляция и потери имеют конечные значения в определённой полосе.
Принцип невзаимности
В распространённых ферритовых конструкциях магнитное смещение меняет взаимодействие электромагнитного поля с материалом. Результат зависит от направления распространения, поэтому передача 1→2 может существенно отличаться от 2→1.
Резонансные соединительные структуры и устройства на основе вращения поляризации реализуют это по-разному. Нельзя описывать любой циркулятор как один и тот же отрезок, поворачивающий поляризацию ровно на 45°.
Направление обхода зависит от устройства. Нумерация произвольна: проверьте стрелку и схему производителя, прежде чем подключать передатчик, антенну и нагрузку.
Как защищают передатчик
Если передатчик подключён к 1, антенна к 2, а согласованная нагрузка к 3, отражение от антенны направляется преимущественно 2→3. Нагрузка должна выдерживать ожидаемые отражённые среднюю и пиковую мощности.
Так получают двухпортовую изолирующую функцию из трёхпортового устройства с окончанием. Сам циркулятор не обязательно поглощает всю отражённую энергию. Плохое согласование нагрузки может отправить часть энергии обратно по пути 3→1.
Схема приёмопередачи
В другой конфигурации порт 3 подключают к приёмнику, чтобы сигнал антенны проходил 2→3. Тогда передаваемая утечка и отражение от антенны могут попасть в приёмник.
Нужны соответствующие ограничители, коммутация или иная защита по требованиям системы. Наличие циркулятора не является гарантией безопасности чувствительного LNA при любой мощности передатчика.
Вносимые потери и развязка
При согласованных опорных портах вносимые потери 1→2 выражают как −20 log10|S21|. Для запрещённого пути 1→3 положительную развязку можно выразить как −20 log10|S31|.
Потери 0,5 дБ соответствуют примерно 89,1% передачи мощности в выбранный порт. Развязка 20 дБ соответствует отношению мощностей 1%, а не 20%.
Это примеры чтения чисел, не общие гарантии. Не все циркуляторы имеют менее 0,5 дБ, более 20 дБ и мощность свыше 50 Вт одновременно.
Частота, мода и интерфейс
Согласуйте диапазон с волноводом, фланцами и модой. Частота отсечки сечения не определяет полную полосу циркулятора: ферритовый узел и переходы имеют собственную характеристику.
Не путайте циркулятор с диплексером, разделяющим частотные полосы фильтрами. Трёхпортовая форма сама по себе не делает эти устройства взаимозаменяемыми.
Мощность и охлаждение
Укажите CW или импульсный режим, длительность и частоту повторения, отражение нагрузки и температуру. Потери создают нагрев, а локальные поля могут ограничивать пиковую мощность.
Крепление, теплоотвод, давление и магнитное окружение оценивают по документации. Не устанавливайте охлаждение или дополнительные магниты по универсальному правилу без понимания конструкции.
Приёмка
- Проверьте портовую схему и направление обхода.
- Определите требуемые нагрузки на остальных портах.
- Измерьте отражение, передачу и развязку по частоте.
- Проверьте мощность и тепловые условия отдельным методом.
- Оцените отказ или рассогласование внешней нагрузки.
Обзор циркуляторов Microwaves101 объясняет невзаимность и портовую маршрутизацию. Для конкретного изделия используйте паспортные условия, а не лучшие показатели всего семейства.
