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今天就让我们一起来了解一下环行器/隔离器吧。

射频或微波环行器或隔离器通常是三端口设备，有时是四端口设备，用于需要将功率从一个端口传输到另一个端口同时隔离另一个端口的功率的射频系统设计。

射频环行器在许多射频应用中用作双工器，允许同时发送和接收功能，它们广泛用于射频设计应用，包括雷达系统和各种专业无线电通信系统。

射频环行器之所以得名，是因为它们将功率从一个端口传输到另一个端口，例如端口 1 输入到端口 2 输出以及端口 2 输入到端口 3 以进行循环。

射频环行器的工作原理

与射频环行器的连接通常称为端口，否则通常编号为 1、2、3 等。

射频环行器之所以得名，是因为它只将进入一个端口的功率循环到下一个端口。 施加到端口 1 的信号被传递到端口 2：输入到端口 2 的信号被传递到端口 3 但不会返回到端口 1。来自端口 3 的输入将传递到端口 1，但不会返回到端口 2。

理想的环行器会将所有功率从一个端口传输到所需端口，而不会传输到任何其他端口。 但实际上，传输路径中总会有一些衰减，一些信号总会泄漏到应该隔离的端口上。 这些设备的关键射频电路设计挑战是确保实现最佳传输和隔离。

环行器可能使用带状线印刷电路板技术（但通常使用损耗非常低的电介质或 PCB 材料），并包含在带有连接器或其他与外界连接的金属盒内——有些甚至使用表面贴装技术。 其他环行器可能基于波导，这些环行器可用于采用波导技术的射频系统设计应用。 任何给定实例所需的接口类型和技术将取决于应用的射频电路设计。 就其操作而言，大多数射频环行器都是基于铁磁材料的使用。 有两种主要类型：

射频环行器电路符号

与其他电子元件一样，射频环行器有自己的电路符号，用于在电子电路图或原理图上表示它。

基本符号由一个圆圈和一个箭头组成，表示电源循环的方向。 通常端口按顺时针顺序显示在圆圈周围：端口 1、端口 2，最后是端口 3。

值得注意的是，无论是同轴电缆馈线还是波导，每个端口都显示为单根电线而不是一对导体。

一种常用的射频环行器形式是由印刷电路板或其他电介质上的微带线或带状线传输线的 Y 形部分形成的。 这些端口相隔 120°，因此它们围绕一个圆等距分布。

然后将 PCB 组件夹在两块铁氧体之间，并在其外侧固定两个强磁铁。

该组件通过铁氧体盘产生轴向强磁场，将磁场集中在 Y 结周围，称为偏置。

当信号施加到其中一个端口时，带状线中会产生电磁场，该电磁场与来自磁铁的磁场相互作用，并且它们之间存在复杂的相互作用。 这会导致信号仅绕环行器传播到下一个端口。 由 Y 结和铁氧体盘组成的环行器组件具有明显的谐振频率 - 该组件实际上形成了一个谐振器。 出于显而易见的原因，环行器不在此频率下运行，而是在高于或低于该频率下运行，因为插入损耗（即衰减）要低得多。

射频环行器应用

射频环行器用于各种射频电路设计应用。 通常它们倾向于在微波频率下使用信号隔离器电路图，因此它们通常被称为微波环行器。

双工器：射频环行器最明显和常见的应用之一是雷达系统或无线电通信系统，其中发射器和接收器使用共用天线。

例如，发射器输出连接到端口 1，天线连接到端口 2，接收器连接到端口 3。因此，发射器功率将循环到天线，而不是接收器，天线接收到的信号将循环到收件人。 这样，接收器与发射器是隔离的信号隔离器电路图，但天线有来自发射器的电源，并将接收到的信号传递给接收器，而无需任何机械开关。

射频隔离器：射频环行器可用作射频隔离器。 这些对于保护必须在高 VSWR 水平下运行的发射机输出放大器很有用。 如果在这些情况下直接连接到天线，功率放大器可能会暴露在高电压或电流水平下，因此放大器可能会被它们损坏。 发射器通常需要在非常宽的带宽上运行，在这些情况下，不可能在整个带宽内保持良好的阻抗匹配，并且可能会出现破坏性的 VSWR 水平。 为了克服这个问题，可以使用环行器来保护 PA 免受反射功率的影响。

为此，发射器连接到端口 1，天线连接到端口 2。端口 3 通常连接到 50Ω 负载 - 这是必需的，因为隔离级别取决于不同端口上呈现的良好阻抗匹配。 如果存在不匹配或开路，隔离性能将受到影响。

发射功率从端口 1 传递到端口 2，并传输到天线。 任何反射功率都将沿着馈线返回，并从端口 2 传递到端口 3，在那里它可以在负载中耗散。 这样，射频功率放大器将能够以高串联 VSWR 运行，同时受到充当射频隔离器的环行器的保护。

端口 3 上的负载需要提供阻抗匹配：隔离器需要端口上的阻抗匹配以保持与该端口的隔离级别。

隔离器的常见用途如图 5 所示。隔离器连接在信号发生器和被测设备 (DUT) 之间。 如果所有阻抗都匹配，则信号可以自由传递到 DUT。 如果 DUT 不匹配或 DUT 断开连接，则会产生高驻波比 (VSWR)，从而导致大的反射信号。 循环器吸收该信号，保护通常很昂贵的信号发生器。

射频环行器和隔离器规格

了解 RF 环行器的不同规格可以为特定的 RF 电路设计或系统做出正确的决定。 下面给出了适用于射频环行器的一些关键规范的解释：

射频环行器和隔离器广泛用于许多微波和其他射频电路设计应用中。 从无线电通信设备到雷达，以及许多其他应用。 它们将功率从一个端口传输到另一个特定端口这一事实仅使它们能够充当双工器，允许发射器和接收器在附近的频率上同时工作，并使射频功率放大器能够在负载阻抗不匹配的情况下工作。

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