Zirkulatoren / Isolatoren

Für die Handhabung und Einsatzsicherheit von Schaltungen und Modulen ist es entscheidend, Schaltungsstufen und Komponenten eines Systems zu entkoppeln. Die Dämpfung reflektierter Leistung muss hoch genug sein, um Fehlfunktionen oder gar Schäden etwa an Verstärkern effektiv zu vermeiden. Gleichzeitig muss die Einfügedämpfung der Schutzvorrichtung, wie beispielsweise ein Isolator, in vertretbarem Rahmen bleiben.

Äußerst wichtig ist ein Isolator beispielsweise in einem Messsender, etwa zwischen der letzten Verstärkerstufe und der Antenne. Dort verhindert er, dass reflektierte Leistung zur Verstärkerstufe zurückgelangen kann und dort Schaden bis hin zur totalen Zerstörung anrichtet.

Sind auf einem Leiter die vorlaufende und rücklaufende Welle voneinander zu trennen, wie z.B. in Funkanlagen, dann ist ein Zirkulator der Komponenten die Wahl.

Besonders in hohen Frequenzbereichen war es in der Vergangenheit schwierig, einen Isolator einzusetzen, da die Einfügedämpfung oft untragbar hoch war. Herausragend ist dabei unser Lieferant MicroHarmonics.

 

Millimeter-Wellen Hohlleiter Faraday-Rotation Isolatoren:

Microharmonics mW Faraday-Rotation Isolatoren sind die beste Auswahl, wenn Sie zum Schutz Ihres sensiblen Systems stehende Wellen unterdrücken möchten. Denn durch die einzigartige, sogenannte Diamond Heatsink Technology, erziehlt MicroHarmonics State-of-The-Art Isolatoren mit außergewöhnlicher Spezifikation auf einem sehr breiten Frequenzbereich.

Klassische Struktur eines Faraday-Rotation Isolators

Die klassische Architektur eines Faraday-Rotation-Isolators basiert auf zwei Alu-Konen halbiert mit resistiver Schicht und einem Core aus Ferrit. Das elektromagnetische Feld ist dann vom Hohlleiter zum Ferrit durch die Konen gekoppelt. Die zwei Konen und das Ferrit sind mit zwei niedrigen-Dielektrikum Scheiben suspendiert, sodass die Konen und das Ferrit thermisch isoliert sind.

 


Die sich am Output befindende Leistung wird dann durch die resistive Schicht absorbiert und in Wärme umgewandelt und im besten Fall zerstreut. Dieses Modell ist effektiv solange die Leistung am Output in einem niedrigen Bereich liegt.

Heutzutage mit zunehmenden Hochleistungsanwendungen in dem mw-Bereich ist es herausfordernd, eine gute Isolierung mit der klassischen Struktur zu schaffen.

MicroHarmonics hat durch ihr innovatives Modell der Diamond-Heat-Sink Anatomie diese Herausforderung überwunden.

MicroHarmonics Diamond Heat Sink Struktur für Faraday-Rotation Isolator
Insertion Loss Unterschied zwischen den MicroHarmonics und gängigen Isolatoren.

 

Bei der Struktur wurden die thermisch-isolierenden Scheiben durch eine optische CVD-Diamantscheibe höchster Qualität ersetzt. Diamant ist der ultimative thermische Leiter mit etwa 2200 W/mK und ist somit fünfmal so hoch wie Kupfer. Die Scheibe ist in vollem Kontakt mit der Fläche der Kone, wo sich die meiste Energie bzw. Hitze befindet. Der Rand der Scheibe ist in direktem Kontakt mit dem metallischen Körper für die Weiterleitung der Hitze außerhalb der Konen. So wird die unerwünschte Leistung effektiv abgeleitet.


Spezifikation der MicroHarmonics Isolatoren für verschiedene Frequenzbereiche

Kryogenische Isolatoren:

Für Anwendung in niedrigen Temperatur-Bereichen bietet auch MicroHarmonics Isolatoren für den WR28 (26 – 40GHz) bis WR6,5(110 – 170GHz)

Eigenschaften krygenische Isolatoren

Zirkulatoren

Zum Schutz empfindlicher Geräte vor reflektierter Leistung kommen Zirkulatoren zum Einsatz. Diese Komponenten werden meist aus Ferrit hergestellt.

Wenn man ein Signal am Port 1 einspeist, teilt sich dieses in zwei Teilsignale auf. Durch die unterschiedliche Geschwindigkeit, mit der sich die beiden Teilsignale durch das Ferrit ausbreiten, treffen sich am Port 3 zwei Teilsignale mit gegenseitigen Phasen destruktiv. Am Port 2 dagegen treffen sich die zwei Signale konstruktiv, da sie in einer Phase sind. Somit gewinnt man das eingespeiste Signal wieder.

Ein gutes Beispiel für den Einsatz eines Zikulators ist eine Antenne, die zum Senden und Empfangen benutzt wird. Durch den Zirkulator werden der Sende- und Empfangspfad getrennt.

Bei Zirkulatoren bietet MicroHarmonics zwei verschiedene Arten: Y-Junction und Hybrid-Zirkulatoren.

 


Eigenschaften Y-Junction Zirkulatoren
Eigenschaften Hybrid Zirkulatoren