HF-Isolatoren und Zirkulatoren

Bei HF-Isolatoren und -Verbreitern handelt es sich um passive Geräte mit mehreren Anschlüssen, die aus Ferritmaterial bestehen. Aufgrund ihrer nicht-reziproken Eigenschaften steuern und unterdrücken sie HF-Energie zwischen Anschlüssen. Die Nicht-Reziprozität wird durch die magnetischen Eigenschaften des Ferrits verursacht; sein Verhalten ist daher von der Richtung des HF-Stroms abhängig. Ein Ferrit trägt zur Phasenverschiebung, physischen Verschiebung oder Absorption von HF-Energie im Verhältnis zur Differenz zwischen einem statischen Magnetfeld und dem rotierenden elektromagnetischen Feld der HF- oder Mikrowellenenergie bei.

HF-Isolatoren sind Geräte mit zwei Anschlüssen, die entgegengesetzte Richtungen von HF-Strömen mit unterschiedlichen Einfügungsdämpfungen darstellen. Das Isolieren erfolgt durch Unterdrückung der reflektierten Energie oder der empfangenen Signale vom Ausgang zum Eingang. Resonanzabsorber leiten die reflektierte HF-Energie intern ab, wobei für den Energieabzug aus dem Gerät eine gute Wärmeableitung erforderlich ist. Feldverzerrungsisolatoren leiten die Energie in die resistive Beschichtung einer Oberfläche, wodurch die Wärme abgeleitet wird. Dadurch heizt sich das Ferritmaterial weniger stark auf.

HF-Verbreiter sind Geräte mit drei oder vier Anschlüssen, die sich die Steuerungseigenschaften von Ferriten mit statischer Vorspannung zunutze machen und Energie von einem Anschluss im Uhrzeigersinn zum benachbarten Anschluss leiten. Sie funktionieren nach dem Faraday-Effekt, wobei sich Wellen aufgrund von Phasenverschiebungen im Gerät ausbreiten oder sich neutralisieren, da die HF-Wellen sich im oder gegen den Uhrzeigersinn ausbreiten und an den Anschlüssen zusammentreffen. Geräte mit mehr Anschlüssen bestehen aus mehreren Geräten mit drei und vier Anschlüssen.

Die Einfügedämpfung ist eine wichtige Eigenschaft dieser Geräte. Die Einfügedämpfung ist ein Maß für die von einem Verbreiter in Vorwärtsrichtung abgeleitete HF-Leistung, sie liegt in der Regel bei 1-2 dB. Mit zunehmender Erwärmung vermindern sich somit die Ausgabeleistung und die Leistungsfähigkeit eines Senders. Die Einfügungsdämpfung setzt die Empfindlichkeit des Empfängers herab, denn sie wirkt sich auf seinen Gesamtrauschwert aus.

Die Isolation ist ein Maß für die Dämpfung von Signalen zwischen Anschlüssen, die nicht mit der Vorwärtsrichtung des Verbreiters verbunden sind. Die Anschlüsse weisen unterschiedliche Isolationsmerkmale auf. Dies könnte ein "Energieleck" sein zwischen Eingang und Anschlüssen, bei denen es sich nicht um den benachbarten Ausgang im Uhrzeigersinn handelt, und es ist ein Maß für die "Richtwirkung" des Geräts. Die Isolation ist wichtig für Sender, weil aufgrund von mangelnder Zuordnung (Stehwellenverhältnis, VSWR) zu einer Antenne reflektierte Energie vom Leistungsverstärker abgeleitet wird, und zwar in der Regel in eine Lastreserve. Dadurch reduziert sich die Variation der Lastimpedanz am Sender, was zu optimalen Lastmerkmalen beiträgt. Durch Reduzierung der Verlustleistung und Erhöhung der Stabilität wird somit der Leistungsverstärker geschützt.

Verbreiter werden als Duplexer in Transceiver-Systemen mit gemeinsamen Antennen. Sie isolieren den Sender vom Empfänger, wodurch der Leistungspegel des vom Sender an den Empfänger übertragenen Ausgabesignals abgeschwächt wird. Verbreiter sind ebenfalls Bestandteil von Reflexionsverstärkern mit Gunndioden. Sie wandeln eine Diode mit einem Anschluss in eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen um, sodass die Gunndiodeneigenschaft der negativen Verstärkung als Verstärker genutzt wird.