Isolatore e circolatore RF

I circolatori e gli isolatori RF sono dispositivi multiporta passivi in ferrite che deviano e sopprimono l'energia RF tra le porte grazie alle loro caratteristiche non reciproche. La non reciprocità è causata dalle proprietà magnetiche della ferrite che rendono il suo comportamento dipendente dalla direzione della corrente RF. La ferrite sposta la fase e sposta o assorbe fisicamente l'energia RF in rapporto alla differenza tra un campo di deviazione magnetico statico e il campo elettromagnetico rotante dell'energia RF o a microonde.

Gli isolatori RF sono dispositivi a 2 porte con direzioni delle correnti RF opposte e perdite di inserimento differenti, che isolano sopprimendo l'energia riflessa o i segnali ricevuti dalla porta di uscita di ritorno alla porta di entrata. Gli assorbitori di risonanza dissipano l'energia RF riflessa internamente e si affidano a una buona dissipazione di calore per rimuovere l'energia dal dispositivo. Gli isolatori a spostamento di campo dirigono l'energia nella copertura resistiva di una superficie, che dissipa il calore. In questo modo viene ridotto il calore nella ferrite stessa.

I circolatori RF sono dispositivi a 3 o 4 porte che utilizzano le caratteristiche di guida della ferrite deviata staticamente, dirigendo l'energia da una porta alla porta adiacente in senso orario. Operano sulla "rotazione di Faraday" delle onde che si propagano attraverso il dispositivo o sulla cancellazione delle onde dovuta a spostamenti di fase diversi dell'energia RF che si sposta in senso orario e di quella che si sposta in senso antiorario che si combinano su ogni porta. I dispositivi con un numero di porte superiore sono composti da tipi a 3 e 4 porte multipli.

La perdita di inserimento è una caratteristica molto importante di questi dispositivi. La perdita di inserimento è una misura della potenza RF dissipata da un circolatore nella direzione in avanti, di norma 1-2 dB. Questo causa la perdita della potenza in uscita e dell'efficienza in un trasmettitore, oltre che del calore supplementare. La perdita di inserimento provoca una riduzione della sensibilità di un ricevitore poiché influenza la cifra di rumore (NF) generale del ricevitore.

L'isolamento è una misura dell'attenuazione dei segnali che si spostano tra le porte non associati alla direzione in avanti del circolatore. Le porte presentano caratteristiche di isolamento diverse, tra cui la "perdita" di energia dalla porta di entrata alle porte diverse dalla porta di uscita adiacente in senso orario, ed è una misura della "direttività" del dispositivo. L'isolamento è importante per i trasmettitori poiché l'energia riflessa a causa del mismatch (VSWR) di un'antenna viene shuntata lontano dall'amplificatore di potenza, solitamente in un carico di protezione. Ciò riduce la variazione dell'impedenza di carico presentata al trasmettitore, aiutando a mantenere caratteristiche di carico ottimizzate. Questo consente di proteggere l'amplificatore di potenza attraverso la riduzione della dissipazione della potenza e il miglioramento della stabilità.

I circolatori sono usati come duplexer nei sistemi di ricetrasmissione con antenne condivise, poiché isolano il trasmettitore e il ricevitore, riducendo il livello di potenza del segnale in uscita del trasmettitore presentato al ricevitore. Inoltre, i circolatori fanno parte di un amplificatore a riflessione dei diodi Gunn e vengono usati per trasformare un diodo a una porta in un dispositivo a 2 porte, permettendo di usare le caratteristiche di resistenza negativa del diodo Gunn come amplificatore. Continua a leggere Meno informazioni