Różnica między izolatorami RF a cyrkulatorami RF

W zastosowaniach praktycznych często mówi się równocześnie o izolatorach RF i cyrkulatorach RF.
Jaki jest związek między izolatorami RF a cyrkulatorami RF? Jaka jest różnica?
W tym artykule skupimy się na omówieniu tych kwestii.
Izolator częstotliwości radiowej, znany również jako urządzenie jednokierunkowe, to urządzenie, które transmituje fale elektromagnetyczne w jednym kierunku. Gdy fale elektromagnetyczne rozchodzą się w kierunku do przodu, mogą one przekazywać całą moc do obciążenia i powodować znaczne tłumienie fal odbitych od obciążenia. Ta jednokierunkowa charakterystyka transmisji może być wykorzystana do izolowania wpływu zmian obciążenia na źródło sygnału.
Cyrkulatory RF to odgałęzione systemy transmisyjne o charakterystyce nieodwrotnej. Powszechnie stosowane ferrytowe cyrkulatory RF to cyrkulatory RF o złączu w kształcie litery Y, które składają się z trzech linii odgałęzień rozmieszczonych symetrycznie pod kątem 120° względem siebie.

1、Czym jest izolator RF?
Izolator częstotliwości radiowej, znany również jako urządzenie jednokierunkowe, to urządzenie, które transmituje fale elektromagnetyczne w jednym kierunku. Gdy fale elektromagnetyczne propagują się w kierunku do przodu, mogą one przekazywać całą moc do obciążenia i powodować znaczne tłumienie fal odbitych od obciążenia. Ta jednokierunkowa charakterystyka transmisji może być wykorzystana do izolowania wpływu zmian obciążenia na źródło sygnału. Biorąc za przykład izolator z ruchomym polem, wyjaśnij szerzej zasadę działania ferrytowego izolatora częstotliwości radiowej.

Izolatory z przesunięciem pola (field shift) są konstruowane w oparciu o różne efekty przesunięcia pola ferrytu na mody falowe transmitowane w dwóch kierunkach. Izolatory te dodają płytki tłumiące po stronie warstwy ferrytowej, a ze względu na różne odchylenia pól generowanych w obu kierunkach transmisji, pole elektryczne fali transmitowanej w kierunku przewodzenia (kierunek -z) jest spolaryzowane w stronę bez płytek tłumiących, podczas gdy pole elektryczne fali transmitowanej w kierunku zaporowym (kierunek +z) jest spolaryzowane w stronę płytek tłumiących, osiągając w ten sposób funkcję izolacji o małym tłumieniu w kierunku przewodzenia i dużym tłumieniu w kierunku wstecznym, jak pokazano na rysunku.2.

2、Czym jest cyrkulator RF?
Cyrkulatory RF to układy transmisji gałęziowej o charakterystyce niewzajemnej. Powszechnie stosowane ferrytowe cyrkulatory RF to cyrkulatory RF w kształcie litery Y, jak pokazano na rysunku 3 (a), które składają się z trzech linii odgałęzień symetrycznie rozmieszczonych pod kątem 120° względem siebie. Gdy zewnętrzne pole magnetyczne wynosi zero, ferryt nie jest namagnesowany, więc magnetyzm we wszystkich kierunkach jest taki sam. Gdy sygnał jest wprowadzany z linii odgałęzienia „①”, pole magnetyczne, jak pokazano na rysunku 3 (b), zostanie wzbudzone na złączu ferrytowym. Ze względu na te same warunki dla gałęzi „②, ③”, sygnał jest wyprowadzany w równych częściach. Po przyłożeniu odpowiedniego pola magnetycznego ferryt jest namagnesowany, a ze względu na efekt anizotropii, na złączu ferrytowym wzbudzane jest pole elektromagnetyczne, jak pokazano na rysunku 3 (c). Po przyłożeniu odpowiedniego pola magnetycznego ferryt ulega namagnesowaniu, a ze względu na efekt anizotropii na gałęzi „②” pojawia się sygnał wyjściowy, podczas gdy pole elektryczne na gałęzi „③” jest zerowe i nie ma sygnału wyjściowego. Po podaniu sygnału z gałęzi „②” gałąź „③” ma sygnał wyjściowy, natomiast gałąź „①” nie ma sygnału wyjściowego. Po podaniu sygnału z gałęzi „③” gałąź „①” ma sygnał wyjściowy, natomiast gałąź „②” nie ma sygnału wyjściowego. Widać, że tworzy to jednokierunkowy obieg „①” → „②” → „③” → „①”, a kierunek odwrotny nie jest połączony, dlatego nazywa się to cyrkulatorem RF.