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關鍵信號保護 - 射頻環行器和隔離器

發 布:2019/7/11 9:36:21查 看:105


基本定義

射頻環行器是一類三端口元器件,用作實現發射信號和接收信號之間的隔離,常見于雷達、有源電子掃描天線(AESA)陣列、衛星通信及電信等領域。隔離器則屬于一類改進型環行器,通過單個端口以匹配阻抗進行端接。


原理及應用

射頻環行器是單向的,但可使能量從每一個端口按順時針方向流到下一個端口。環行器和隔離器的最典型工作原理,是在雷達的輸入端將發射信號與接收信號進行隔離,從而保護敏感的接收電路,避免高功率發射機的輸出對其產生干擾。對于雷達和天線陣列應用而言,環行器和隔離器的作用極為關鍵,這是因為,當單個天線無法實現全雙工運作時,天線的整體數量必須翻倍。


高功率環行器,135 - 175 MHz,20 dB隔離度,N型母頭



 大多數的射頻環行器是基于無源鐵磁技術的同軸或波導封裝器件。這類環行器通常可在其工作頻率范圍內實現非常高的隔離度。鐵磁環行器工作期間所產生的內部磁場“迫使”每個端口中的射頻信號均隨磁場的轉動而轉動,從而防止信號沿相反方向泄漏。與基站和室內電信設備中使用的腔體雙工器相比,射頻環行器體積更小,成本更低,但隔離度更高。



隔離器,26.5 - 40 GHz,14 dB隔離度,2.92mm母頭



環行器和隔離器的應用頻率范圍極為廣泛,可從數百兆赫至數十吉赫,并且大多數用于雷達及通信頻帶。環行器工作頻率帶寬取決于所使用磁性材料的幾何形狀、傳輸線的設計以及環行器的阻抗匹配網絡。此外,所使用鐵氧體的類型和制造技術也可對環行器性能造成影響。


性能參數


環行器和隔離器的最關鍵性能參數包括隔離度、插入損耗及帶寬。此外,對于特定應用而言,功率處理能力、電壓駐波比(VSWR)、互連技術、尺寸、溫度范圍及其他環境考量等諸多因素也可能成為影響環行器和隔離器性能表現的重要參數。環行器的功率處理能力通常取決于鐵氧體材料、外殼及所使用的互連技術。隔離器的額定功率還可能受到其第三端口所使用的端接類型的限制。


Pasternack射頻環行器相關參數


頻率范圍:135 MHz – 26.5 GHz

最小隔離度范圍:14 – 40 dB

最大電壓駐波比(VSWR):1.5 : 1

最大功率范圍:10 – 1000瓦


雙結環行器,1.7 – 2.2 GHz,40 dB隔離度,SMA母頭



 隔離器可通過對環行器進行端接的方式制造。與采用現有端接方式的環行器相比,通過這一方式制造的隔離器其端口匹配方式在帶寬和隔離度方面往往表現更佳。


Pasternack射頻隔離器相關參數


頻率范圍:135 MHz – 40 GHz

最小隔離度范圍:14 – 40 dB

最大電壓駐波比(VSWR):1.5 : 1

最大功率范圍:5  – 1000瓦


高功率隔離器,698 - 960 MHz,18 dB隔離度,N型母頭



發展

除了常見的同軸環行器和隔離器,還存在 嵌入式與表面貼裝(SMT)式環行器和隔離器。這一類小型化嵌入式與SMT環行器和隔離器在帶寬、功率、隔離度、插入損耗等性能方面的表現取決于其尺寸和互連方式。當前各種與集成電路兼容的環行器和隔離器仍處于制造技術的研發階段,其中某些趨勢是將通過切換及獨特的材料特性實現環行效果。

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