Aisladores y Circuladores RF

Los aisladores y circuladores FR son dispositivos multipuerto pasivos construidos de material de ferrita. Ellos conducen y eliminan la energía RF entre los puertos debido a sus características no recíprocas. La no reciprocidad es producida por la ferrita que tiene propiedades magnéticas que hacen que su conducta dependa de la dirección de la corriente RF. La ferrita desplazará físicamente una fase o absorberá energía RF en relación con la diferencia entre un campo magnético estático sesgado y el campo electromagnético giratorio de la energía RF o microondas.

Los aisladores RF son dispositivos de dos puertos que presentan guías opuestas de corrientes RF con pérdidas de inserción diferentes. Ofrecen aislación al eliminar la energía reflejada o las señales recibidas del puerto de salida que regresan al puerto de entrada. Los amortiguadores de resonancia disipan la energía RF reflejada internamente y se basan en un buen disipador de calor para eliminar energía del dispositivo. Los aisladores de desplazamiento de campo conducen energía a la cubierta resistente de una superficie, la cual disipa el calor. Esto reduce el calentamiento en el material de ferrita.

Los circuladores RF son dispositivos de 3 o 4 puertos que utilizan las características de conducción de la ferrita estáticamente sesgada, dirigiendo la energía de un puerto al puerto adyacente de la derecha. Funcionan en "rotación Faraday" de ondas que se propagan en el dispositivo o en cancelación de ondas debido a distintos cambios de fase de RF que viajan hacia la derecha e izquierda combinándose en cada puerto. Los dispositivos con un mayor número de puertos se construyen con tipos múltiples de 3 y 4 puertos.

La pérdida de inserción es una característica muy importante de estos dispositivos. La pérdida de inserción es una medida de potencia RF disipada por un circulador en dirección hacia adelante, en general 1 a 2 dB. Esto produce pérdida de potencia de salida y eficiencia en un transmisor junto con calor adicional. La pérdida de inserción produce una reducción de la sensibilidad del receptor, lo que afecta el factor de ruido (NF) general del receptor.

El aislamiento es una medida de atenuación de las señales que viajan entre puertos no relacionadas con la dirección hacia adelante del circulador. Los puertos tendrán diferentes características de aislamiento. Esto podría corresponder a "fuga" de energía desde el puerto de entrada a los puertos distintos al puerto de salida adyacente del lado derecho, y es una medida de "directividad" del dispositivo. El aislamiento es importante para los transmisores porque la energía reflejada debido a la discordancia (VSWR) de una antena se desvía del amplificador de potencia, usualmente en una carga de volcado. Esto reduce la variación de impedancia de carga presentada al transmisor, lo que ayuda a mantener características de carga optimizadas. Esto puede proteger al amplificador de potencia gracias a la reducción de la disipación de potencia y al mejoramiento de la estabilidad.

Los circuladores se utilizan como duplexores en los sistemas de transceptor con antenas compartidas. Estos aíslan el transmisor y el receptor, lo que reduce el nivel de potencia de la señal de salida del transmisor presentado al receptor. Los circuladores también forman parte de un amplificador de reflexión de diodo Gunn de microondas. Estos se utilizan para activar diodos de un puerto en un dispositivo de dos puertos, lo que permite que las características de resistencia negativas del diodo Gunn se utilicen como un amplificador.