อุปกรณ์พาสซีฟสำหรับตัวหมุนเวียน RF
1. หน้าที่ของอุปกรณ์วงกลม RF
อุปกรณ์ RF circulator เป็นอุปกรณ์สามพอร์ตที่มีลักษณะการส่งสัญญาณแบบทิศทางเดียว ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์นำไฟฟ้าจาก 1 ไป 2, จาก 2 ไป 3 และจาก 3 ไป 1 ในขณะที่สัญญาณถูกแยกออกจากกันจาก 2 ไป 1, จาก 3 ไป 2 และจาก 1 ไป 3 การเปลี่ยนทิศทางของสนามไบแอสเฟอร์ไรต์สามารถเปลี่ยนทิศทางการนำสัญญาณได้ และสามารถใช้โหลดที่เหมาะสมเป็นตัวแยกสัญญาณที่ปลายด้านหนึ่งของ RF circulator ได้
อุปกรณ์ RF Circulator มีบทบาทในการส่งสัญญาณแบบกำหนดทิศทางและการส่งสัญญาณแบบสองทิศทางในระบบต่างๆ และสามารถใช้ในระบบเรดาร์/การสื่อสารเพื่อแยกสัญญาณรับและส่งออกจากกันได้ โดยการส่งและรับสามารถใช้เสาอากาศเดียวกันได้
ตัวแยกสัญญาณ RF มีบทบาทสำคัญในการแยกสัญญาณระหว่างขั้นตอน การจับคู่ความต้านทาน การส่งสัญญาณกำลัง และการป้องกันระบบสังเคราะห์กำลังไฟฟ้าส่วนหน้าในระบบ โดยการใช้โหลดกำลังเพื่อทนต่อสัญญาณกำลังย้อนกลับที่เกิดจากการจับคู่หรือความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นในขั้นตอนต่อมา ระบบสังเคราะห์กำลังไฟฟ้าส่วนหน้าจึงได้รับการปกป้อง ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในระบบสื่อสาร
2. โครงสร้างของเครื่องหมุนเวียนคลื่นความถี่วิทยุ (RF Circulator)
หลักการทำงานของอุปกรณ์ RF Circulator คือการปรับคุณสมบัติแอนไอโซโทรปิกของวัสดุเฟอร์ไรต์ด้วยสนามแม่เหล็ก โดยใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์การหมุนของฟาราเดย์ที่ทำให้ระนาบโพลาไรเซชันหมุนเมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกส่งผ่านในวัสดุเฟอร์ไรต์ที่หมุนอยู่โดยมีสนามแม่เหล็กกระแสตรงภายนอก และด้วยการออกแบบที่เหมาะสม ระนาบโพลาไรเซชันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะตั้งฉากกับปลั๊กต้านทานที่ต่อลงดินในระหว่างการส่งผ่านไปข้างหน้า ส่งผลให้การลดทอนน้อยที่สุด ในการส่งผ่านย้อนกลับ ระนาบโพลาไรเซชันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะขนานกับปลั๊กต้านทานที่ต่อลงดินและถูกดูดซับเกือบทั้งหมด โครงสร้างไมโครเวฟประกอบด้วยแบบไมโครสตริป แบบท่อนำคลื่น แบบเส้นตรง และแบบโคแอกเซียล ซึ่งในจำนวนนี้ ตัวหมุนเวียนแบบไมโครสตริปสามขั้วเป็นแบบที่ใช้กันมากที่สุด วัสดุเฟอร์ไรต์ถูกใช้เป็นตัวกลาง และวางโครงสร้างแถบนำไฟฟ้าไว้ด้านบน โดยเพิ่มสนามแม่เหล็กคงที่เพื่อให้ได้คุณลักษณะของตัวหมุนเวียน หากทิศทางของสนามแม่เหล็กไบแอสเปลี่ยนไป ทิศทางของวงจรก็จะเปลี่ยนไปด้วย
รูปต่อไปนี้แสดงโครงสร้างของอุปกรณ์วงแหวนแบบติดตั้งบนพื้นผิว ซึ่งประกอบด้วยตัวนำกลาง (CC), เฟอร์ไรต์ (FE), แผ่นแม่เหล็กสม่ำเสมอ (PO), แม่เหล็ก (MG), แผ่นชดเชยอุณหภูมิ (TC), ฝาปิด (Lid) และตัวเรือน
3. รูปแบบทั่วไปของเครื่องหมุนเวียนคลื่นวิทยุ (RF Circulator)
ซึ่งรวมถึงตัวหมุนเวียนแบบโคแอกเซียล (N, SMA), ตัวเรโซเนเตอร์แบบวงแหวนติดตั้งบนพื้นผิว (SMT circulator), ตัวหมุนเวียนแบบแถบเส้น (D หรือที่รู้จักกันในชื่อ drop-in circulator), ตัวหมุนเวียนแบบท่อนำคลื่น (W), ตัวหมุนเวียนแบบไมโครสตริป (M หรือที่รู้จักกันในชื่อ substrate circulator) ดังแสดงในรูป
4. ตัวชี้วัดที่สำคัญของเครื่องหมุนเวียน RF
1.ช่วงความถี่
2. ทิศทางการส่งสัญญาณ
การหมุนตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา หรือที่รู้จักกันในชื่อการหมุนห่วงซ้ายและการหมุนห่วงขวา
3. การสูญเสียการแทรก
ค่านี้อธิบายถึงพลังงานของสัญญาณที่ส่งจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง และยิ่งค่าการสูญเสียการแทรกน้อยเท่าไร ก็ยิ่งดีเท่านั้น
4. การแยกตัว
ยิ่งการแยกเสียงรบกวนดีเท่าไหร่ก็ยิ่งดี และค่าสัมบูรณ์ที่มากกว่า 20dB จะยิ่งดีกว่า
5. VSWR/การสูญเสียการสะท้อนกลับ
ยิ่งค่า VSWR ใกล้เคียง 1 มากเท่าไหร่ยิ่งดี และค่าสัมบูรณ์ของค่าการสะท้อนกลับ (Return Loss) ต้องมากกว่า 18dB
6. ประเภทตัวเชื่อมต่อ
โดยทั่วไปจะมีขั้วต่อแบบ N, SMA, BNC, TAB เป็นต้น
7. กำลัง (กำลังเดินหน้า, กำลังถอยหลัง, กำลังสูงสุด)
8. อุณหภูมิในการทำงาน
9.มิติ
รูปต่อไปนี้แสดงข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคของอุปกรณ์หมุนเวียนสัญญาณ RF บางรุ่นจาก RFTYT
| RFTYT ตัวหมุนเวียนสัญญาณโคแอกเชียล RF 30MHz-18.0GHz | |||||||||
| แบบอย่าง | ช่วงความถี่ | บีดับบลิวสูงสุด | อิลลินอยส์(เดซิเบล) | การแยกตัว(เดซิเบล) | วีเอสดับเบิลยูอาร์ | พลังขับเคลื่อนไปข้างหน้า (W) | มิติกว้างxยาวxสูง มม. | เอสเอ็มเอพิมพ์ | เอ็นพิมพ์ |
| TH6466H | 30-40MHz | 5% | 2.00 | 18.0 | 1.30 | 100 | 60.0*60.0*25.5 | พีดี | พีดี |
| TH6060E | 40-400 เมกะเฮิร์ตซ์ | 50% | 0.80 | 18.0 | 1.30 | 100 | 60.0*60.0*25.5 | พีดี | พีดี |
| TH5258E | 160-330 เมกะเฮิร์ตซ์ | 20% | 0.40 | 20.0 | 1.25 | 500 | 52.0*57.5*22.0 | พีดี | พีดี |
| TH4550X | 250-1400 เมกะเฮิร์ตซ์ | 40% | 0.30 | 23.0 | 1.20 | 400 | 45.0*50.0*25.0 | พีดี | พีดี |
| TH4149A | 300-1000 เมกะเฮิร์ตซ์ | 50% | 0.40 | 16.0 | 1.40 | 30 | 41.0*49.0*20.0 | พีดี | / |
| TH3538X | 300-1850 เมกะเฮิร์ตซ์ | 30% | 0.30 | 23.0 | 1.20 | 300 | 35.0*38.0*15.0 | พีดี | พีดี |
| TH3033X | 700-3000 เมกะเฮิร์ตซ์ | 25% | 0.30 | 23.0 | 1.20 | 300 | 32.0*32.0*15.0 | พีดี | / |
| TH3232X | 700-3000 เมกะเฮิร์ตซ์ | 25% | 0.30 | 23.0 | 1.20 | 300 | 30.0*33.0*15.0 | พีดี | / |
| TH2528X | 700-5000 เมกะเฮิร์ตซ์ | 25% | 0.30 | 23.0 | 1.20 | 200 | 25.4*28.5*15.0 | พีดี | พีดี |
| TH6466K | 950-2000 เมกะเฮิร์ตซ์ | เต็ม | 0.70 | 17.0 | 1.40 | 150 | 64.0*66.0*26.0 | พีดี | พีดี |
| TH2025X | 1300-6000 เมกะเฮิร์ตซ์ | 20% | 0.25 | 25.0 | 1.15 | 150 | 20.0*25.4*15.0 | พีดี | / |
| TH5050A | 1.5-3.0 GHz | เต็ม | 0.70 | 18.0 | 1.30 | 150 | 50.8*49.5*19.0 | พีดี | พีดี |
| TH4040A | 1.7-3.5 GHz | เต็ม | 0.70 | 17.0 | 1.35 | 150 | 40.0*40.0*20.0 | พีดี | พีดี |
| TH3234A | 2.0-4.0 GHz | เต็ม | 0.40 | 18.0 | 1.30 | 150 | 32.0*34.0*21.0 | พีดี | พีดี |
| TH3234B | 2.0-4.0 GHz | เต็ม | 0.40 | 18.0 | 1.30 | 150 | 32.0*34.0*21.0 | พีดี | พีดี |
| TH3030B | 2.0-6.0 GHz | เต็ม | 0.85 | 12.0 | 1.50 | 50 | 30.5*30.5*15.0 | พีดี | / |
| TH2528C | 3.0-6.0 GHz | เต็ม | 0.50 | 20.0 | 1.25 | 150 | 25.4*28.0*14.0 | พีดี | พีดี |
| TH2123B | 4.0-8.0 GHz | เต็ม | 0.60 | 18.0 | 1.30 | 60 | 21.0*22.5*15.0 | พีดี | พีดี |
| TH1620B | 6.0-18.0 GHz | เต็ม | 1.50 | 9.5 | 2.00 | 30 | 16.0*21.5*14.0 | พีดี | / |
| TH1319C | 6.0-12.0 GHz | เต็ม | 0.60 | 15.0 | 1.45 | 30 | 13.0*19.0*12.7 | พีดี | / |
