الدوائر والعوازل: الأجهزة الأساسية في دوائر الترددات اللاسلكية والميكروويف

في دوائر الترددات اللاسلكية والميكروويف، تعد أجهزة التدوير والعوازل من الأجهزة المهمة التي يتم استخدامها على نطاق واسع نظرًا لوظائفها وتطبيقاتها الفريدة. إن فهم خصائصها ووظائفها وسيناريوهات التطبيق سيساعد المهندسين على اختيار الحلول المناسبة في التصاميم الفعلية، وبالتالي تحسين أداء النظام وموثوقيته.

1. المروج: مدير اتجاه الإشارات

1. ما هو المدور؟
جهاز الدوران هو جهاز غير متبادل يستخدم عادةً مواد الفريت ومجالًا مغناطيسيًا خارجيًا لتحقيق إرسال أحادي الاتجاه للإشارات. وعادة ما يكون له ثلاثة منافذ، ولا يمكن نقل الإشارات إلا بين المنافذ في اتجاه ثابت. على سبيل المثال، من المنفذ 1 إلى المنفذ 2، ومن المنفذ 2 إلى المنفذ 3، ومن المنفذ 3 إلى المنفذ 1.
2. الوظائف الرئيسية للدورة الدموية
توزيع الإشارة ودمجها: توزيع إشارات الإدخال على منافذ الإخراج المختلفة في اتجاه ثابت، أو دمج الإشارات من منافذ متعددة في منفذ واحد.
عزل الإرسال والاستقبال: يستخدم كوحدة طباعة على الوجهين لتحقيق عزل إشارات الإرسال والاستقبال في هوائي واحد.
3. خصائص الدورة الدموية
عدم المعاملة بالمثل: يمكن إرسال الإشارات في اتجاه واحد فقط، مع تجنب التداخل العكسي.
فقدان منخفض للإدراج: فقدان منخفض للطاقة أثناء نقل الإشارة، مناسب بشكل خاص للتطبيقات عالية التردد.
دعم النطاق العريض: يمكنه تغطية نطاق ترددي واسع من ميجا هرتز إلى جيجا هرتز.
4. التطبيقات النموذجية للدورات الدموية
نظام الرادار: يعزل جهاز الإرسال عن جهاز الاستقبال لمنع إشارات الإرسال عالية الطاقة من إتلاف جهاز الاستقبال.
نظام الاتصالات: يستخدم لتوزيع الإشارة وتبديل صفائف الهوائيات المتعددة.
نظام الهوائي: يدعم عزل الإشارات المرسلة والمستقبلة لتحسين استقرار النظام.

ثانيا. المعزل: حاجز حماية الإشارة

1. ما هو المعزل؟
العوازل هي شكل خاص من أجهزة التدوير، وعادةً ما تحتوي على منفذين فقط. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في منع انعكاس الإشارة وتدفقها العكسي، وحماية المعدات الحساسة من التداخل.
2. الوظائف الرئيسية للعوازل
عزل الإشارة: منع تدفق الإشارات المنعكسة إلى الأجهزة الأمامية (مثل أجهزة الإرسال أو مضخمات الطاقة) لتجنب ارتفاع درجة حرارة المعدات أو تدهور أدائها.
حماية النظام: في الدوائر المعقدة، يمكن للعوازل منع التداخل المتبادل بين الوحدات المتجاورة وتحسين موثوقية النظام.
3. خصائص العوازل
نقل أحادي الاتجاه: لا يمكن نقل الإشارة إلا من طرف الإدخال إلى طرف الإخراج، ويتم قمع الإشارة العكسية أو امتصاصها.
عزل عالي: يوفر تأثير قمع عالي للغاية على الإشارات المنعكسة، يصل عادةً إلى 20 ديسيبل أو أكثر.
فقدان إدخال منخفض: يضمن أن يكون فقدان الطاقة أثناء إرسال الإشارة العادية منخفضًا قدر الإمكان.
4. التطبيقات النموذجية للعوازل
حماية مضخم الترددات اللاسلكية: تمنع الإشارات المنعكسة من التسبب في تشغيل غير مستقر أو حتى تلف مضخم الصوت.
نظام الاتصالات اللاسلكية: عزل وحدة التردد اللاسلكي في نظام هوائي المحطة الأساسية.
معدات الاختبار: إزالة الإشارات المنعكسة في أداة القياس لتحسين دقة الاختبار.

ثالثا. كيف تختار الجهاز المناسب؟

عند تصميم دوائر الترددات الراديوية أو دوائر الموجات الدقيقة، يجب أن يعتمد اختيار جهاز التدوير أو المعزل على متطلبات التطبيق المحددة:
إذا كنت بحاجة إلى توزيع أو دمج الإشارات بين منافذ متعددة، فمن المفضل استخدام أجهزة التدوير.
إذا كان الغرض الرئيسي هو حماية الجهاز أو تقليل التداخل الناتج عن الإشارات المنعكسة، فإن العوازل هي الخيار الأفضل.
بالإضافة إلى ذلك، يجب مراعاة نطاق التردد وفقدان الإدخال والعزل ومتطلبات حجم الجهاز بشكل شامل لضمان استيفاء مؤشرات الأداء للنظام المحدد.

رابعا. اتجاهات التنمية المستقبلية

مع تطور تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية، يستمر الطلب على التصغير والأداء العالي لأجهزة الترددات اللاسلكية والميكروويف في الزيادة. كما تتطور الدوائر والعوازل تدريجيًا في الاتجاهات التالية:
دعم التردد العالي: دعم نطاقات الموجات المليمترية (مثل رادار الموجات المليمترية 5G).
تصميم متكامل: متكامل مع أجهزة التردد اللاسلكي الأخرى (مثل المرشحات ومقسمات الطاقة) لتحسين أداء النظام.
انخفاض التكلفة والتصغير: استخدام مواد وعمليات تصنيع جديدة لتقليل التكاليف والتكيف مع متطلبات المعدات الطرفية.