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关键信号保护 - 射频环行器和隔离器

发 布:2019/7/11 9:36:21查 看:58


基本定义

射频环行器是一类三端口元器件,用作实现发射信号和接收信号之间的隔离,常见于雷达、有源电子扫描天线(AESA)阵列、卫星通信及电信等领域。隔离器则属于一类改进型环行器,通过单个端口以匹配阻抗进行端接。


原理及应用

射频环行器是单向的,但可使能量从每一个端口按顺时针方向流到下一个端口。环行器和隔离器的最典型工作原理,是在雷达的输入端将发射信号与接收信号进行隔离,从而保护敏感的接收电路,避免高功率发射机的输出对其产生干扰。对于雷达和天线阵列应用而言,环行器和隔离器的作用极为关键,这是因为,当单个天线无法实现全双工运作时,天线的整体数量必须翻倍。


高功率环行器,135 - 175 MHz,20 dB隔离度,N型母头



 大多数的射频环行器是基于无源铁磁技术的同轴或波导封装器件。这类环行器通常可在其工作频率范围内实现非常高的隔离度。铁磁环行器工作期间所产生的内部磁场“迫使”每个端口中的射频信号均随磁场的转动而转动,从而防止信号沿相反方向泄漏。与基站和室内电信设备中使用的腔体双工器相比,射频环行器体积更小,成本更低,但隔离度更高。



隔离器,26.5 - 40 GHz,14 dB隔离度,2.92mm母头



环行器和隔离器的应用频率范围极为广泛,可从数百兆赫至数十吉赫,并且大多数用于雷达及通信频带。环行器工作频率带宽取决于所使用磁性材料的几何形状、传输线的设计以及环行器的阻抗匹配网络。此外,所使用铁氧体的类型和制造技术也可对环行器性能造成影响。


性能参数


环行器和隔离器的最关键性能参数包括隔离度、插入损耗及带宽。此外,对于特定应用而言,功率处理能力、电压驻波比(VSWR)、互连技术、尺寸、温度范围及其他环境考量等诸多因素也可能成为影响环行器和隔离器性能表现的重要参数。环行器的功率处理能力通常取决于铁氧体材料、外壳及所使用的互连技术。隔离器的额定功率还可能受到其第三端口所使用的端接类型的限制。


Pasternack射频环行器相关参数


频率范围:135 MHz – 26.5 GHz

最小隔离度范围:14 – 40 dB

最大电压驻波比(VSWR):1.5 : 1

最大功率范围:10 – 1000瓦


双结环行器,1.7 – 2.2 GHz,40 dB隔离度,SMA母头



 隔离器可通过对环行器进行端接的方式制造。与采用现有端接方式的环行器相比,通过这一方式制造的隔离器其端口匹配方式在带宽和隔离度方面往往表现更佳。


Pasternack射频隔离器相关参数


频率范围:135 MHz – 40 GHz

最小隔离度范围:14 – 40 dB

最大电压驻波比(VSWR):1.5 : 1

最大功率范围:5  – 1000瓦


高功率隔离器,698 - 960 MHz,18 dB隔离度,N型母头



发展

除了常见的同轴环行器和隔离器,还存在 嵌入式与表面贴装(SMT)式环行器和隔离器。这一类小型化嵌入式与SMT环行器和隔离器在带宽、功率、隔离度、插入损耗等性能方面的表现取决于其尺寸和互连方式。当前各种与集成电路兼容的环行器和隔离器仍处于制造技术的研发阶段,其中某些趋势是将通过切换及独特的材料特性实现环行效果。

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