www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Circulatoare cu ferită

antenă
emiţător
antenă
receptor

Ilustrație 1: Circulatorul cu ferită: principiul de funcţionare

antenă
emiţător
antenă
receptor

Ilustrație 1: Circulatorul cu ferită: principiul de funcţionare

Circulatoare cu ferită

Un circulator de ferită este un dispozitiv pasiv, nereciproc, cu trei terminale, care utilizează materiale de ferită magnetizate, astfel încât un semnal de înaltă frecvență poate ieși numai prin terminalul care urmează direct intrării.

Se utilizează un magnet permanent pentru a crea o polarizare magnetică statică în materialul de ferită. Acest lucru conferă semnalului electric o viteză de propagare diferită în funcție de direcția de propagare. Dacă un semnal de înaltă frecvență este introdus în portul 1, energia sa se împarte inițial în două părți egale care se propagă în direcții opuse. Datorită vitezei diferite de propagare, ambele jumătăți de semnal se află în opoziție de fază la portul 3, adică se anulează reciproc. La portul 2, ambele jumătăți de semnal sunt în fază, astfel încât ele se adună din nou pentru a forma semnalul complet.

Un circulator de ferită ideal, fără pierderi, are matricea parametrilor S:

(1)

Datorită construcţiei simetrice a circulatorului, acesta poate fi folosit în orice aplicaţie, în funcţie de sensul dorit de propagare. Pentru a fi folosit drept comutator de antenă, la portul 2 se conectează emiţătorul, la 3 antena, iar la 1 receptorul, după cum se observă tot în figura 1. Semnalul de sondaj va fi dirijat de la emiţător către antenă, iar semnalul ecou de la antenă la receptor.

Ilustrație 2: Parametrii S pe un circulator de ferită cu trei porturi

Ilustrație 2: Parametrii S pe un circulator de ferită cu trei porturi

Izolarea unui circulator reprezintă pierderea de inserție de la portul de ieșire la portul de intrare, adică în sens invers. Referindu-ne la circulatorul din figura 1, dacă portul 1 este portul de intrare, există două porturi de ieșire și, prin urmare, există două izolări egale cu pierderea de revenire de la portul 3 la portul 2 și de la portul 2 la portul 1. Dacă acesta ar fi un circulator ideal, iar portul 2 este perfect adaptat, atunci izolarea ar fi infinită. Dacă portul 2 nu este perfect adaptat, atunci va exista o izolare finită de la portul 3 la portul 1. Cu toate acestea, cea mai frecventă sursă de izolare limitată este atunci când circulatorul nu este perfect adaptat. În practică, se obțin valori de izolare cuprinse între -20 și -30 dB. Circulatoarele cu ferită sunt în general folosite drept comutatoare de antenă.

Circulatoarele din ferită pot fi utilizate și ca protecție împotriva reflexiilor și se numesc atunci izolatoare. În acest caz, la portul 3 este atașată o rezistență de terminație suficient de dimensionată, care transformă energia reflectată de la portul 2 în căldură, în timp ce direcția dorită a fluxului de semnal de la portul 1 la portul 2 are trecere liberă.

Ilustrație 3 prezintă un circulator feritritic dezasamblat pentru puteri mici. Cea mai mare parte a volumului total este ocupată de două blocuri metalice masive, care au doar o funcție portantă. Șina conductoare din mijloc este din cupru. Dimensiunile sunt alese astfel încât, împreună cu suprafața blocurilor metalice, să formeze o impedanță de 50 Ω. Cele două plăci de ferită au forma unei tablete mici și sunt închise într-un disc ceramic. Din punct de vedere mecanic, întreaga construcție este ținută în poziție doar de prizele HF (aici în standard N). În plus, totul este lipit împreună, astfel încât orice vibrații mecanice să nu afecteze funcția.

Imaginea 4 prezintă un circulator radio al radioaltimetrului PRV-13. Câmpul magnetic permanent este generat de un electromagnet.

Galerie foto circulator cu ferită

Ilustrație 2: Circulator cu ferită pentru 1030 MHz cu conectori SMA

Ilustrație 3: Diagrama explozivă a unui circulator cu ferită

Ilustrație 4: Circulator cu ferită în radioaltimetrul PRW-13