マイクロ波システムにおける3ポートサーキュレータの原理と応用

3ポートサーキュレーターは、信号ルーティング、アイソレーション、およびデュプレックスのシナリオで一般的に使用される重要なマイクロ波/RFデバイスです。この記事では、その構造原理、性能特性、および代表的なアプリケーションについて簡単に紹介します。

3ポートとは何ですか？サーキュレーター?

3ポートサーキュレーターこれは受動的な非相互型3ポートデバイスであり、信号はポート間を固定された方向にのみ循環します。

ポート1からの入力 → ポート2からのみ出力。

ポート2からの入力 → ポート3からのみ出力。

ポート3からの入力 → ポート1からのみ出力。

理想的には、3ポートの信号伝送はサーキュレーター信号は、ポート1 → ポート2、ポート2 → ポート3、ポート3 → ポート1という固定方向で伝送され、一方向のループパスを形成します。各ポートは、次のポートにのみ信号を送信し、逆方向には送信されず、他のポートに信号が漏れることもありません。この特性は「非相反性」と呼ばれます。この理想的な伝送特性は、標準的な散乱行列で表すことができ、挿入損失が低く、アイソレーションが高く、指向性のある伝送性能を持つことを示しています。

構造タイプ

同軸, 飛び入り参加, 表面実装, マイクロストリップ、 そして導波管種類

代表的な用途

アイソレータの用途：高出力マイクロ波システムにおいて、送信機を反射波による損傷から保護するために一般的に使用されます。3番目のポートは整合負荷に接続され、高いアイソレーションを実現します。

デュプレクサの機能：レーダーや通信システムにおいて、送信機と受信機が互いに干渉することなく同じアンテナを共有するために使用されます。

反射増幅器システム：負性抵抗素子（ガンダイオードなど）と組み合わせることで、サーキュレータは入力経路と出力経路を分離するために使用できます。