Différence entre isolateurs RF et circulateurs RF

Dans les applications pratiques, les isolateurs RF et les circulateurs RF sont souvent mentionnés simultanément.
Quel est le lien entre les isolateurs RF et les circulateurs RF ? Quelle est la différence ?
Cet article se concentrera sur l'examen de ces questions.
Un isolateur de radiofréquence, également appelé dispositif unidirectionnel, est un appareil qui transmet les ondes électromagnétiques dans une seule direction. Lorsque ces ondes se propagent vers l'avant, elles transmettent toute la puissance à la charge et atténuent considérablement les ondes réfléchies par celle-ci. Cette caractéristique de transmission unidirectionnelle permet d'isoler l'impact des variations de charge sur la source du signal.
Les circulateurs RF sont des systèmes de transmission à branches non réciproques. Les circulateurs RF à ferrite les plus couramment utilisés sont des circulateurs RF à jonction en Y, composés de trois branches symétriquement disposées à un angle de 120° les unes par rapport aux autres.

1、Qu'est-ce qu'un isolateur RF ?
Un isolateur radiofréquence, également appelé dispositif unidirectionnel, est un appareil qui transmet les ondes électromagnétiques dans une seule direction. Lorsque ces ondes se propagent vers l'avant, elles transmettent toute la puissance à la charge et atténuent considérablement les ondes réfléchies par celle-ci. Cette caractéristique de transmission unidirectionnelle permet d'isoler la source du signal de l'impact des variations de charge. Prenons l'exemple d'un isolateur à champ mobile pour expliquer plus en détail le principe de fonctionnement d'un isolateur RF à ferrite.

Les isolateurs à décalage de champ sont fabriqués en exploitant les différents effets de décalage de champ de la ferrite sur les modes d'onde transmis dans les deux directions. Ils ajoutent des plaques d'atténuation de part et d'autre de la feuille de ferrite. Du fait des différentes déviations des champs générés par les deux directions de transmission, le champ électrique de l'onde transmise dans le sens direct (direction -z) est décalé vers le côté sans plaques d'atténuation, tandis que le champ électrique de l'onde transmise dans le sens inverse (+z) est décalé vers le côté avec plaques d'atténuation. On obtient ainsi une isolation avec une faible atténuation vers l'avant et une forte atténuation vers l'arrière, comme illustré sur la figure.2.

2、Qu'est-ce qu'un circulateur RF ?
Les circulateurs RF sont des systèmes de transmission à branches non réciproques. Les circulateurs RF à ferrite les plus couramment utilisés sont des circulateurs en forme de Y, comme illustré sur la figure 3(a). Ils sont composés de trois branches symétriquement disposées à un angle de 120° les unes par rapport aux autres. En l'absence de champ magnétique externe, la ferrite n'est pas magnétisée, et le magnétisme est donc identique dans toutes les directions. Lorsqu'un signal est appliqué sur la branche « ① », un champ magnétique, comme illustré sur la figure 3(b), est généré au niveau de la jonction de la ferrite. Les branches « ② » et « ③ » présentant les mêmes caractéristiques, le signal est transmis en deux parties égales. Lorsqu'un champ magnétique approprié est appliqué, la ferrite se magnétise et, par effet d'anisotropie, un champ électromagnétique, comme illustré sur la figure 3(c), est généré au niveau de la jonction de la ferrite. Lorsqu'un champ magnétique approprié est appliqué, la ferrite se magnétise et, du fait de l'anisotropie, un signal est généré sur la branche « ② », tandis que le champ électrique sur la branche « ③ » est nul et aucun signal n'est généré. Si un signal est également appliqué sur la branche « ② », la branche « ③ » génère un signal de sortie, contrairement à la branche « ① ». Inversement, si un signal est appliqué sur la branche « ③ », la branche « ① » génère un signal de sortie, contrairement à la branche « ② ». On observe ainsi une circulation unidirectionnelle : « ① » → « ② » → « ③ » → « ① », le circuit inverse n'étant pas connecté. Ce dispositif est donc qualifié de circulateur RF.