カタログRFおよびマイクロ波回路において、サーキュレータとアイソレータは、その独自の機能と用途から広く使用されている重要なデバイスです。これらの特性、機能、および適用シナリオを理解することで、エンジニアは実際の設計において適切なソリューションを選択し、システムの性能と信頼性を向上させることができます。
1. サーキュレータ：信号の方向管理
1. サーキュレーターとは何ですか?
サーキュレータは、通常フェライト材料と外部磁場を用いて一方向の信号伝送を実現する非可逆デバイスです。通常3つのポートを備え、信号はポート間で固定方向にのみ伝送されます。例えば、ポート1からポート2へ、ポート2からポート3へ、そしてポート3からポート1へといった具合です。
2. サーキュレーターの主な機能
信号の分配とマージ: 入力信号を固定方向に異なる出力ポートに分配するか、複数のポートの信号を 1 つのポートにマージします。
送信と受信の分離: 単一アンテナで送信信号と受信信号の分離を実現するためにデュプレクサとして使用されます。
3. サーキュレーターの特性
非相反性: 信号は一方向にのみ送信され、逆干渉を回避します。
低挿入損失: 信号伝送中の電力損失が低く、特に高周波アプリケーションに適しています。
広帯域サポート: MHz から GHz までの広い周波数範囲をカバーできます。
4. サーキュレータの代表的な用途
レーダー システム: 送信機と受信機を分離し、高出力の送信信号が受信デバイスを損傷するのを防ぎます。
通信システム: マルチアンテナアレイの信号配信および切り替えに使用されます。
アンテナ システム: 送信信号と受信信号の分離をサポートし、システムの安定性を向上します。
II. アイソレータ：信号保護バリア
1. アイソレータとは何ですか？
アイソレータはサーキュレータの特殊な形態で、通常は2つのポートのみを備えています。主な機能は、信号の反射と逆流を抑制し、繊細な機器を干渉から保護することです。
2. アイソレータの主な機能
信号分離: 反射信号がフロントエンド デバイス (送信機やパワー アンプなど) に逆流するのを防ぎ、機器の過熱やパフォーマンスの低下を防止します。
システム保護: 複雑な回路では、アイソレータにより隣接するモジュール間の相互干渉を防ぎ、システムの信頼性を向上させることができます。
3. アイソレータの特性
一方向伝送: 信号は入力端から出力端にのみ伝送され、逆方向の信号は抑制または吸収されます。
高い遮断性: 反射信号に対して、通常 20dB 以上の極めて高い抑制効果を提供します。
低挿入損失: 通常の信号伝送中の電力損失が可能な限り低くなります。
4. アイソレータの代表的な用途
RF アンプ保護: 反射信号によって不安定な動作が発生したり、アンプが損傷したりするのを防ぎます。
無線通信システム: 基地局アンテナ システム内の RF モジュールを分離します。
試験装置: 測定装置内の反射信号を排除して試験精度を向上します。
III. 適切なデバイスを選択するには?
RF またはマイクロ波回路を設計する場合、サーキュレータまたはアイソレータの選択は、特定のアプリケーション要件に基づいて行う必要があります。
複数のポート間で信号を分配または結合する必要がある場合は、サーキュレータが推奨されます。
主な目的がデバイスを保護すること、または反射信号からの干渉を減らすことである場合は、アイソレータの方が適しています。
さらに、特定のシステムのパフォーマンス指標が満たされていることを確認するには、デバイスの周波数範囲、挿入損失、分離、およびサイズ要件を総合的に考慮する必要があります。
IV. 今後の発展動向
無線通信技術の発展に伴い、RFおよびマイクロ波デバイスの小型化と高性能化に対する需要はますます高まっています。サーキュレータとアイソレータも、以下の方向へと徐々に進化しています。
高周波サポート：ミリ波帯域（5G、ミリ波レーダーなど）をサポートします。
統合設計: 他の RF デバイス (フィルターや電力分配器など) と統合してシステム パフォーマンスを最適化します。
低コストと小型化: 新しい材料と製造プロセスを使用してコストを削減し、端末機器の要件に適応します。
投稿日時: 2024年11月20日
