Circuladors de la banda Kaafrontar molts reptes en aplicacions pràctiques, inclosos principalment els aspectes següents:
1. Requisits de camp magnètic alts portats per bandes d'alta freqüència
Circuladors de la banda KaNormalment requereix un camp magnètic de biaix constant alt per complir les condicions de treball . Per exemple, el camp magnètic extern requerit en les estructures tradicionals és tan elevat com 360 ka/m o més, cosa que fa que el disseny de circuits magnètics externs .
La solució adopta una estructura de desplegament per reduir el camp magnètic extern requerit augmentant l'alçada de la unió central, simplificant així el disseny del circuit magnètic .
2. dificultats en el disseny de banda ampla
Els primers circuladors de caiguda tenien una banda de freqüència estreta i un aïllament baix i gairebé no tenien valor pràctic .
Es requereix una investigació teòrica i experimental per optimitzar l'estructura i els materials per aconseguir el rendiment de banda ampla .
La solució adopta la tecnologia integrada de la guia d'ona integrada (SIW) de substrat o el disseny d'unió T per ampliar l'amplada de banda de treball a 6 GHz mantenint una baixa pèrdua d'inserció (<0.5 dB) by optimizing impedance matching (such as arc chamfering).
3. Reptes de la miniaturització i la integració
El circulador tradicional de guies d'ona és gran i no és propici per a la integració del sistema, mentre que l'anell de la línia de microstrip és de mida petita, però té una capacitat de potència limitada .
Solució:
-Per circuladors auto-biaixos, no es requereix cap camp magnètic extern . Per exemple, la mida del circulador basada en la ferrita hexagonal de l'estronci només té 1,5 mm de diàmetre, però la pèrdua d'inserció (<0.5 dB) and isolation (>25 dB) són excel·lents .
-Us d’utilitzar estructures de pel·lícula fina de diverses capes (com les pel·lícules primes de ferrita ba m) pot reduir la dificultat del recobriment i millorar el rendiment, però s’ha de resoldre el problema del procés de preparació complex .
4. Estabilitat de la temperatura i adaptabilitat ambiental
ElCirculador de banda KaCal mantenir un funcionament estable en un rang de temperatura ampli (-60 grau ~ 120 graus), però les temperatures altes o baixes poden causar fluctuacions de rendiment .
Solució:
Millorar l'estabilitat de la temperatura mitjançant l'optimització de materials (com la ferrita ba-sr de LA-dopada) o millorar el procés de recobriment, però la gran amplada de la línia de ressonància ferromagnètica (400 ~ 500 OE) encara pot afectar l'eficiència .}
5. Limitacions d'aplicacions d'alta potència
-Les circuladors tradicionals són propensos a sobreescalfar -se a alta potència i no tenen mesures efectives de refrigeració . La potència mitjana sol limitar -se a desenes de watts .
La solució utilitza l'estructura SIW o la tecnologia d'integració GaN/sic . Per exemple, la capacitat de potència mitjana del circulador de T-Junction pot arribar a 37 . 66 W.
6. Problemes de calibració i senyal en enginyeria real
- En comunicació espacial profund,Circuladors de la banda KaSón susceptibles d’errors d’assenyalats d’antena i efectes atmosfèrics . Per exemple, els errors de calibració poden causar pèrdua de senyal de 5 dB .
La solució necessita optimitzar el procés de calibració (com ara reduir l’espai entre els punts de calibració) i adoptar un disseny anti-interferència .
7. Limitacions de materials i processos
-Els circuladors d’alt rendiment es basen en materials de ferrita d’alta qualitat (com NZ50), però l’amplada de la línia de l’anisotropia i la ressonància magnetocristal·lina afecten directament el rendiment .
Reptes:
L’amplada de línia de ressonància dels materials existents és gran i el procés de preparació (com el modelat de camp magnètic humit) és altament complex .
Sumari
Els principals reptes deCirculadors de la banda Kaes concentren en requisits de camp magnètic d’alta freqüència, miniaturització de banda ampla, estabilitat de la temperatura i capacitats de manipulació d’alta potència . Les indicacions de desenvolupament futur