A Viļņvada cirkulatorsmikroviļņu krāsnī ir pasīvs, ne{0}}savstarpējs mikroviļņu komponents, kas nodrošina mikroviļņu signālu vienvirziena pārraidi. Tam ir būtiska loma mikroviļņu sistēmās, un to plaši izmanto daudzās jomās.
Pamatfunkcija
Tas ļauj mikroviļņu signāliem plūst noteiktā virzienā viļņvadā. Parasti tam ir vairāki porti, un signāls, kas ienāk no viena porta, tiks pārsūtīts uz nākamo portu secībā atbilstoši iestatītajam virzienam, vienlaikus izolēts no citiem portiem. Piemēram, trīs -portu cirkulācijas sūknī signāls, kas ienāk no 1. porta, tiks izvadīts no 2. porta, signāls, kas ienāk no porta 2, tiks izvadīts no porta 3, un signāls, kas ienāk no porta 3, tiks izvadīts no porta 1. Šis vienvirziena pārraides raksturlielums efektīvi novērš signāla traucējumus un atstarošanu, nodrošinot normālu sistēmas darbību.
Darba princips
Tas galvenokārt balstās uz ferīta materiālu ne-savstarpējām elektromagnētiskajām īpašībām. Kad ferīts ir pakļauts ārēja magnētiskā lauka iedarbībai, tā elektromagnētiskās īpašības mainīsies, parādot atšķirīgu magnētisko caurlaidību elektromagnētiskajiem viļņiem, kas izplatās dažādos virzienos. Precīzi projektējot viļņvada struktūru un ferīta magnetizācijas režīmu, mikroviļņu signāli var izplatīties tikai noteiktā virzienā viļņvada ietvaros, tādējādi realizējot cirkulācijas sūkņa funkciju.
Strukturālais dizains
Tas bieži sastāv no viļņvada korpusa, ferīta blokiem un pastāvīgajiem magnētiem. Viļņvada korpuss nodrošina mikroviļņu signālu pārraides ceļu; ferīta bloku kā galveno komponentu izmanto, lai ieviestu ne-savstarpējus raksturlielumus; un pastāvīgais magnēts ir atbildīgs par stabila novirzes magnētiskā lauka nodrošināšanu, lai ferīts darbotos vēlamajā stāvoklī. Kopējās strukturālās formas ietver taisnstūrveidaViļņvada cirkulācijas sūkņiun apļveida viļņvada cirkulatori. Atbilstoši īpašām lietojuma prasībām un frekvenču joslām tiek izvēlēti dažādi konstrukciju modeļi, lai optimizētu veiktspējas rādītājus, piemēram, ievietošanas zudumu, izolāciju un jaudas ietilpību.
Lietojumprogrammu scenāriji
- Radara sistēmas: izmanto, lai atdalītu radara raidīšanas un uztveršanas signālus. Radara raidītāja izstarotais signāls caur cirkulācijas sūkni nonāk antenā un tiek izstarots kosmosā; antenas saņemtais atbalss signāls caur cirkulācijas sūkni nonāk uztvērējā. Tas neļauj lielas -jaudas pārraides signālam iekļūt uztvērējā un izraisīt bojājumus, vienlaikus uzlabojot radara uztveršanas jutību un noteikšanas precizitāti.
- Satelīta komunikācija: Satelītu sakaru sistēmās to izmanto, lai izolētu augšupsaites un lejupsaites signālus, lai izvairītos no savstarpējas iejaukšanās starp abiem. Tajā pašā laikā tas var arī aizsargāt galvenās sastāvdaļas, piemēram, satelīta jaudas pastiprinātājus, no atstaroto signālu bojājumiem, nodrošinot satelīta sakaru sistēmas stabilu darbību un signāla pārraides uzticamību.
- Mikroviļņu pārbaudes aprīkojums: mikroviļņu testa sistēmās, piemēram, signālu avotos un spektra analizatoros, to var izmantot, lai realizētu signālu virziena pārraidi, izolētu nevēlamus atstarotos signālus un uzlabotu testa rezultātu precizitāti un stabilitāti. Piemēram, pieslēdzot slodzi vai testa ierīci, cirkulācijas sūknis var nodrošināt, ka signāls plūst tikai norādītajā virzienā, neļaujot signāla atspīdumiem ietekmēt testa iekārtas darbību.
Tehniskie izaicinājumi un attīstība
Dizaina izaicinājumsViļņvada cirkulācijas sūkņiir vienlaikus panākt zemu ievietošanas zudumu, augstu izolāciju un lielu jaudas ietilpību, vienlaikus samazinot ierīces izmēru un svaru, lai apmierinātu moderno sakaru sistēmu vajadzības pēc miniaturizācijas un integrācijas. Pēdējos gados, nepārtraukti attīstoties materiālzinātnei un mikro-nano apstrādes tehnoloģijai, nepārtraukti parādās jauni viļņvadu cirkulatoru veidi. Piemēram, MEMS tehnoloģijas izmantošana miniaturizētu Waveguide cirkulatoru izgatavošanai var ievērojami samazināt ierīces skaļumu un enerģijas patēriņu. Turklāt jaunu materiālu, piemēram, metamateriālu, izpēte un pielietošana sniedz arī jaunas idejas cirkulācijas sūkņu veiktspējas uzlabošanai, paredzot dažos aspektos pārvarēt tradicionālo cirkulācijas sūkņu ierobežojumus un sasniegt labākus elektromagnētiskos rādītājus.
Atsauce
1. Pozar, DM, "Microwave Engineering", 4. izdevums, John Wiley & Sons, 2012. gads.
2. "Viļņvada cirkulatora projektēšana un analīze", ar to saistītā pētniecības literatūra mikroviļņu tehnoloģiju jomā.