Циркулятор

Циркулятор (на фото крайняя правая микросборка) — устройство СВЧ, выполненное с использованием микрополосковой технологии

Циркуля́тор (лат. circulare «ходить по кругу») — многоплечее (многополюсное) устройство для направленной передачи энергии электромагнитных колебаний (радио- или оптических): энергия, подведённая к одному из плеч, передаётся в другое (строго определённое) плечо в соответствии с порядком их чередования.

Циркуляторы применяются в качестве развязывающих устройств и обладают следующими свойствами: сигнал, подведённый к плечу 1 циркулятора, выходит из плеча 2, а сигнал, введённый в плечо 2, выходит из плеча 3 и т. д. Главными характеристиками циркулятора являются прямые потери

A_пр = P₁₊ / P₂₋ = P₂₊ / P₃₋ = P₃₊ / P₁₋

и обратные потери

A_обр = P₁₊ / P₃₋ = P₂₊ / P₁₋ = P₃₊ / P₂₋.

Пример приведён для трёхплечевого циркулятора (Y-циркулятора), знак плюс относится к мощностям, вводимым в циркулятор, а знак минус — к выводимым . В рабочем диапазоне частот хороший циркулятор обладает обычно следующими параметрами: A_пр ≤ 0,5 дБ; A_обр ≥ 30 дБ.

Классификация

• По роду сигнала циркуляторы бывают для радиодиапазона и оптические (волоконно-оптические)
• Циркуляторы радиодиапазона различаются по принципу действия — ферритовые и электронные, а также по типу подключаемых линий — волноводные, коаксиальные и встраиваемые микрополосковые.

Циркуляторы радиодиапазона

Электронные циркуляторы

В электронных циркуляторах используется способность некоторых активных фазовращателей создавать необратимый фазовый сдвиг в π радиан (см. также Фазоинвертор). Такие циркуляторы выполняют на основе интегральных микросхем или дискретных элементов — транзисторов, диодов, резисторов. Электронные циркуляторы применяются на частотах от нескольких герц до нескольких десятков мегагерц.

Ферритовые циркуляторы

Принцип работы циркулятора основан на уникальных свойствах некоторых специальных марок феррита, которые появляются при его смещении постоянным магнитным полем. Существует несколько конструкций циркуляторов.

Ферритовые циркуляторы не требуют источника питания и работают на значительно более высоких мощностях, чем активные. Также выше их рабочий частотный диапазон. При этом на низких частотах их габариты могут оказаться неприемлемо большими.

Примеры

• ММЦ 7-1 — 6,6…7,2 ГГц, микрополосковый встраиваемый
• ММЦ 9-1 — 9,1…10,2 ГГц, микрополосковый встраиваемый
• ММЦ 16-2 — 14,5…16,5 ГГц, микрополосковый встраиваемый
• RADIAL C-50A — 300…360 МГц, коаксиальный
• RADIAL C-125U — 400…490 МГц, коаксиальный
• RADIAL C-300V — 140…174 МГц, коаксиальный
• HG 3061 — 270…330 МГц, коаксиальный
• LG 3061 — 1340…1620 МГц, коаксиальный
• SG 3041 — 2300…2500 МГц, коаксиальный
• CIR229-1 — 3,50…4,40 ГГц, волноводный
• CIR75-1 — 10,00 — 15,00 ГГц, волноводный
• CIR75-2 — 37,30…39,20 ГГц, волноводный
• YC-1100-155 — 1530…1565 нм, оптический
• YC-1100-159 — 1570…1610 нм, оптический

Основные нормируемые характеристики

• Рабочая частота (длина волны)
• Полоса пропускания
• Предельная рабочая мощность
• КСВн входов
• Вносимые прямые потери
• Развязка (обратные потери)
• Диапазон рабочих температур
• Способ включения в тракт (вид разъёмов)
• Массогабаритные показатели
• Устойчивость к внешнему постоянному магнитному полю
• Срок службы, определяемый старением постоянного магнита

Литература и документация

Литература

• Сазонов Д. М., Гридин А. М., Мишустин Б. А. Устройства СВЧ — М: Высш. школа, 1981
• Чернушенко А. М. Конструирование экранов и СВЧ-устройств — М: Радио и связь, 1990
• Клич С. М. Проектирование СВЧ устройств радиолокационных приемников — 1973
• Вольман В. И., Пименов Ю. В. Техническая электродинамика — М.: Связь, 1971
• Милованов О. С., Собенин Н. П. Техника сверхвысоких частот — М.: Атомиздат, 1980
• Вальднер О. А., Милованов О. С., Собенин М. П. Техника сверхвысоких частот. Учебная лаборатория — М.: Атомиздат, 1974
• Белоцерковский Г. Б. Основы радиотехники и антенны. Ч. 2. Антенны — М.: Радио и связь, 1983
• Портнов Э. Л. Оптические кабели связи и пассивные компоненты волоконно-оптических линий связи — М: Горячая линия — Телеком, 2007
• Картвелишвили К. З. (соавторы Данелиа А. Г., Гарибашвили Д. И.) Оптический циркулятор и его возможности для измерительной техники — Измерительная техника, № 8, 1997

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 5.758-71 Циркулятор коаксиальный низкого уровня мощности типа 30 ЦК-6. Требования к качеству аттестованной продукции
• ГОСТ 5.1909-73 Циркулятор коаксиальный со встроенной нагрузкой типа 40 ЦК-Р1. Требования к качеству аттестованной продукции
• ГОСТ Р 50730.1…5 Приборы ферритовые СВЧ
• ОСТ11-480.005.7-83 Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения развязок трехплечных циркуляторов на низком уровне мощности
• ОСТ11-480.005.8-84 Приборы ферритовые СВЧ. Метод измерения развязок трехплечных циркуляторов на высоком уровне мощности
• ТУ 11-ПЯ0.223.143ТУ-86 Циркуляторы полосковые
• ТУ 11-ПЯ0.223.150ТУ-85 Циркуляторы волноводные ФЦВ1-28А, ФЦВ1-28Б, ФЦВ1-29, ФЦВ2-44, ФЦВ2-45, ФЦВ2-46, ФЦВ2-47, ФВЦН2-17
• ТУ 11-ПЯ2.238.489ТУ-81 Циркуляторы коаксиальные ФЦК3-44, ФЦК3-44-1, ФЦК3-44-2
• IEC 62077(2001) Циркуляторы волоконно-оптические. Общие технические условия

Ссылки

• Технология изготовления микроволновых компонентов и устройств систем спутниковой связи и телекоммуникаций
• Низкочастотный циркулятор/изолятор без феррита и магнита
• Принципы построения и основные особенности ВОСП на ГТС
• Магнетизм на сверхвысоких частотах (Ссылка не работает?)
• МОСТЫ СЛОЖЕНИЯ

См. также

• Ферритовый вентиль
• Фазовращатель
• Гиратор (СВЧ устройство)
• Феррит