功放加隔离器杂谈

我做过600MHZ---2.7GHZ各种频段功率等级有0.5W到200W,发表一下自己的看法: 从理论设计角度,多大功率都不需要加隔离器,因为理论计算都是匹配最稳定,驻波很好的,但是实际设计的电路不可能和理论计算一样的,毕竟微波电路的理论计算和仿真与实际电路设计的产品有很大差别的.只是小功率的PA相对受驻波影响表现不明显,小功率的管子阻抗匹配在小信号条件下比较稳定.所以小功率的PA可以用贴片隔离器; 而大功率的必须要加的原因是:大功率的LDMOS管子在大信号下,阻抗变化大,稍微有反射信号回来倒灌管子的话,很容易引起自激而烧毁,  况且PA后面的接的是天馈/双工器/还是另外的管子,都很难说的,这些的驻波是否很好呢?很难确定,所以PA设计人员必须考虑到保护自己设计的PA,必须添加隔离器,另外隔离器的反射端口可以接收检测反射功率,做成告警电路,来关闭PA可以起到保护作用.
隔离器对放大器的保护作用是很明显的,因为微波放大管的输出匹配在有大功率反射回来的时候,很容易造成失配而烧毁的;隔离器的材料是采用铁氧体(石榴石,也就是复合钇铁石榴石YIGs 和复合钇钆石榴石YGdIGs 或钐钴复合材料)隔离器又称单向器,它是一种单向传输电磁波的器件,当电磁波沿正向传输时,可将功率全部馈给负载,对来自负载的反射波则产生较大衰减,这种单向传输特性可以用于隔离负载变动对信号源的影响。场移式隔离器和法拉第旋转隔离器是微波系统中常用的两种隔离器件。现以场移式隔离器为例,进一步讲述铁氧体隔离器的工作原理。
充气包装袋当将外加直流磁场H0与电磁波传输方向垂直并同时作用在铁氧体中时,称这种被磁化的铁氧体为横向磁
感应钎焊化铁氧体。在该铁氧体内将产生不可逆场移效应,利用这一特性可以制成单向传输器件。
在矩形波导中沿其纵向放置一块铁氧体片,并外加横向直流磁场H0。如下图,当电磁波沿波导正向传输时,将产生图示的正反向场强的场移现象。当波正面传输时,由于ur+很小将使电磁场离开铁氧体使TE10波的场强最大值位置向右略有偏移,而对反向传输的电磁波,由于ur-很大将使电磁场能量能量集中于铁氧体附近,使TE10波的场强分布向左产生偏移,如图所示。这种由横向磁化铁氧体引起的场强分布偏移现象称场移效应。利用这种效应做成的单向器称为场移式隔离器。
低频标签隔离器的一种典型应用是隔离振荡器与其负载以稳定振荡器的工作,当将隔离器置于振荡器与负载之间时,利用其单向传输特性,振荡的信号只能无衰减的馈给负载,而由负载反射的电磁波不能反馈回振荡器,这样当负载产生变动时不致影响振荡器的稳定工作,因而
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提高了振荡器的频率稳定性。引线框架
总之,前向到负载,功率被负载吸收;如果负载开路或短路,都是全反射则经过隔离器后,反射功率被铁氧体旋磁偏转到第三端口衰减到负载吸收.
3年前采用的是磁钢是采用钕铁錋 ,该材料在高温下容易粉化退磁,磁体断裂等现象; 目前,隔离器行业在3年前已经更新了技术,磁体采用钐钴和锶钙成分,高温磁性稳定性强,抗高温特性好,铁氧
体仍然是(石榴石,也就是复合钇铁石榴石YIGs 和复合钇钆石榴石YGdIGs ),金属内导体采用铍铜或黄铜,前者韧性好,有一定的硬度,后者质软。
隔离器的关键性指标(插损、回驳损耗、隔离度、正向功率、反向功率、互调、以及这些指标的温度变化特性)需要很关注。这里不在多说。
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