Ka-band sirkulatorermøte mange utfordringer i praktiske anvendelser, hovedsakelig inkludert følgende aspekter:
1. Krav med høy magnetfelt brakt av høyfrekvente bånd
Ka-band sirkulatorerKrever vanligvis et høyt eksternt konstant skjev magnetfelt for å oppfylle arbeidsforholdene . For eksempel er det eksterne magnetfeltet som kreves i tradisjonelle strukturer så høyt som 360 ka/m eller mer, noe som gjør utforming av eksterne magnetiske kretser veldig vanskelig .
Løsningen vedtar en drop-in-struktur for å redusere det nødvendige eksterne magnetfeltet ved å øke høyden på midtkrysset, og dermed forenkle magnetisk kretsdesign .
2. Vanskeligheter med bredbåndsdesign
De tidlige drop-in-sirkulatorene hadde et smalt frekvensbånd og lav isolasjon og hadde nesten ingen praktisk verdi .
Teoretisk og eksperimentell forskning er nødvendig for å optimalisere strukturen og materialene for å oppnå bredbåndsytelse .
Løsningen vedtar underlagsintegrert bølgeleder (SIW) -teknologi eller T-kryss-design for å utvide arbeidsbåndbredden til 6 GHz, samtidig som det opprettholdes lav innsettingstap (<0.5 dB) by optimizing impedance matching (such as arc chamfering).
3. utfordringer med miniatyrisering og integrasjon
Den tradisjonelle bølgelederne
Løsning:
-Bruk selv-skjev sirkulatorer, det kreves ingen eksterne magnetfelt . For eksempel er sirkulatorstørrelsen basert på strontium sekskantet ferritt bare 1,5 mm i diameter, men innsettingstapet (<0.5 dB) and isolation (>25 dB) er utmerkede .
-Å bruke flerlags tynne filmstrukturer (for eksempel Ba m ferrite tynne filmer) kan redusere vanskeligheten med å belegge og forbedre ytelsen, men problemet med den komplekse forberedelsesprosessen må løses .
4. temperaturstabilitet og miljømessig tilpasningsevne
DeKa-band sirkulatortrenger å opprettholde stabil drift i et bredt temperaturområde (-60 grad ~ 120 grader), men høye eller lave temperaturer kan forårsake ytelsesvingninger .
Løsning:
Forbedre temperaturstabiliteten gjennom materialoptimalisering (for eksempel LA-dopet BA-SR ferritt) eller forbedre annealing-prosessen, men den store ferromagnetiske resonanslinjebredden (400 ~ 500 OE) kan fremdeles påvirke effektiviteten .
5. Begrensninger av høye strømsapplikasjoner
-Traditionale sirkulatorer er utsatt for overoppheting ved høy effekt og mangler effektive kjølemål . Gjennomsnittlig effekt er vanligvis begrenset til titalls watt .
Løsningen bruker SIW-strukturen eller GaN/SIC-integrasjonsteknologien . For eksempel kan den gjennomsnittlige strømkapasiteten til T-Junction SIW Circulator nå 37 . 66 W.
6. Kalibrering og signalproblemer i faktisk prosjektering
- i dypt romkommunikasjon,Ka-band sirkulatorerer mottakelige for antennepekfeil og atmosfæriske effekter . For eksempel kan kalibreringsfeil forårsake 5 dB signaltap .
Løsningen må optimalisere kalibreringsprosessen (for eksempel å redusere avstanden mellom kalibreringspunkter) og ta i bruk en anti-interferensdesign .
7. Begrensninger av materialer og prosesser
-Sirkulatorer med høy ytelse er avhengige av ferrittmaterialer av høy kvalitet (for eksempel NZ50), men magnetokrystallinsk anisotropifelt og resonanslinjebredde på materialet påvirker ytelsen .
Utfordringer:
Resonanslinjebredden av eksisterende materialer er stor, og forberedelsesprosessen (for eksempel våt magnetfeltstøping) er svært kompleks .
Sammendrag
De viktigste utfordringene medKa-band sirkulatorerer konsentrert i krav med høy frekvens magnetfelt, bredbåndsminiatyrisering, temperaturstabilitet og høye krafthåndteringsevner . Fremtidige utviklingsretninger inkluderer nye selvspalende materialer (som strontproduksjon og power-poweral ferrite), multilayer tynn filmstrukturer og integrert design (som Siwgan), til å forbedre miljøet som forbedring av multilayer og integrert design (som Si-power), som er forbedring av selvforspenning og volum, og integrert design (som kapasitet .