सर्कुलेटर्स और आइसोलेटर: आरएफ और माइक्रोवेव सर्किट में मुख्य उपकरण

आरएफ और माइक्रोवेव सर्किट में, सर्कुलेटर और आइसोलेटर दो महत्वपूर्ण उपकरण हैं जो अपने अनूठे कार्यों और अनुप्रयोगों के कारण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। उनकी विशेषताओं, कार्यों और अनुप्रयोग परिदृश्यों को समझने से इंजीनियरों को वास्तविक डिज़ाइनों में उपयुक्त समाधान चुनने में मदद मिलेगी, जिससे सिस्टम प्रदर्शन और विश्वसनीयता में सुधार होगा।

1. सर्कुलेटर: संकेतों का दिशा प्रबंधक

1. संचारक क्या है?
सर्कुलेटर एक गैर-पारस्परिक उपकरण है जो आमतौर पर फेराइट सामग्री और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके संकेतों के एकदिशीय संचरण को प्राप्त करता है। इसमें आमतौर पर तीन पोर्ट होते हैं, और संकेतों को केवल एक निश्चित दिशा में पोर्ट के बीच ही प्रेषित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पोर्ट 1 से पोर्ट 2 तक, पोर्ट 2 से पोर्ट 3 तक, और पोर्ट 3 से वापस पोर्ट 1 तक।
2. संचारक के मुख्य कार्य
सिग्नल वितरण और विलय: इनपुट सिग्नलों को एक निश्चित दिशा में विभिन्न आउटपुट पोर्टों पर वितरित करें, या एकाधिक पोर्टों से सिग्नलों को एक पोर्ट में विलय करें।
संचारण और प्राप्ति अलगाव: एक ही एंटीना में संचारण और प्राप्ति संकेतों के अलगाव को प्राप्त करने के लिए डुप्लेक्सर के रूप में उपयोग किया जाता है।
3. परिसंचरणकर्ताओं की विशेषताएं
गैर-पारस्परिकता: संकेतों को केवल एक दिशा में ही प्रेषित किया जा सकता है, जिससे विपरीत हस्तक्षेप से बचा जा सकता है।
कम सम्मिलन हानि: संकेत संचरण के दौरान कम शक्ति हानि, विशेष रूप से उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।
वाइडबैंड समर्थन: मेगाहर्ट्ज से गीगाहर्ट्ज तक की विस्तृत आवृत्ति रेंज को कवर कर सकता है।
4. संचारकों के विशिष्ट अनुप्रयोग
रडार प्रणाली: उच्च-शक्ति संचरण संकेतों से प्राप्तकर्ता डिवाइस को होने वाले नुकसान को रोकने के लिए ट्रांसमीटर को रिसीवर से अलग करती है।
संचार प्रणाली: सिग्नल वितरण और बहु-एंटेना सरणियों के स्विचिंग के लिए उपयोग किया जाता है।
एंटीना प्रणाली: सिस्टम स्थिरता में सुधार करने के लिए प्रेषित और प्राप्त संकेतों के पृथक्करण का समर्थन करती है।

II. आइसोलेटर: सिग्नल सुरक्षा अवरोध

1. आइसोलेटर क्या है?
आइसोलेटर एक विशेष प्रकार के सर्कुलेटर होते हैं, जिनमें आमतौर पर केवल दो पोर्ट होते हैं। इसका मुख्य कार्य सिग्नल रिफ्लेक्शन और बैकफ़्लो को दबाना है, संवेदनशील उपकरणों को हस्तक्षेप से बचाना है।
2. आइसोलेटर के मुख्य कार्य
सिग्नल अलगाव: परावर्तित सिग्नलों को फ्रंट-एंड उपकरणों (जैसे ट्रांसमीटर या पावर एम्पलीफायर) में वापस प्रवाहित होने से रोकना, ताकि उपकरण के अत्यधिक गर्म होने या प्रदर्शन में गिरावट से बचा जा सके।
सिस्टम संरक्षण: जटिल सर्किटों में, आइसोलेटर आसन्न मॉड्यूलों के बीच पारस्परिक हस्तक्षेप को रोक सकते हैं और सिस्टम विश्वसनीयता में सुधार कर सकते हैं।
3. आइसोलेटर की विशेषताएं
एकदिशीय संचरण: सिग्नल को केवल इनपुट छोर से आउटपुट छोर तक ही प्रेषित किया जा सकता है, तथा रिवर्स सिग्नल को दबा दिया जाता है या अवशोषित कर लिया जाता है।
उच्च पृथक्करण: परावर्तित संकेतों पर अत्यंत उच्च दमन प्रभाव प्रदान करता है, आमतौर पर 20dB या उससे अधिक तक।
कम प्रविष्टि हानि: यह सुनिश्चित करता है कि सामान्य सिग्नल संचरण के दौरान बिजली की हानि यथासंभव कम हो।
4. आइसोलेटर के विशिष्ट अनुप्रयोग
आरएफ एम्पलीफायर संरक्षण: परावर्तित संकेतों को अस्थिर संचालन या एम्पलीफायर को नुकसान पहुंचाने से रोकता है।
वायरलेस संचार प्रणाली: बेस स्टेशन एंटीना प्रणाली में आरएफ मॉड्यूल को अलग करें।
परीक्षण उपकरण: परीक्षण सटीकता में सुधार करने के लिए माप उपकरण में परावर्तित संकेतों को हटा दें।

III. सही डिवाइस का चयन कैसे करें?

आरएफ या माइक्रोवेव सर्किट डिजाइन करते समय, सर्कुलेटर या आइसोलेटर का चयन विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकताओं पर आधारित होना चाहिए:
यदि आपको कई पोर्टों के बीच सिग्नल वितरित या मर्ज करने की आवश्यकता है, तो सर्कुलेटर को प्राथमिकता दी जाती है।
यदि मुख्य उद्देश्य डिवाइस की सुरक्षा करना या परावर्तित संकेतों से हस्तक्षेप को कम करना है, तो आइसोलेटर बेहतर विकल्प हैं।
इसके अतिरिक्त, डिवाइस की आवृत्ति रेंज, सम्मिलन हानि, अलगाव और आकार की आवश्यकताओं पर व्यापक रूप से विचार किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि विशिष्ट प्रणाली के प्रदर्शन संकेतक पूरे हों।

IV. भविष्य के विकास के रुझान

वायरलेस संचार प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, आरएफ और माइक्रोवेव उपकरणों के लघुकरण और उच्च प्रदर्शन की मांग लगातार बढ़ रही है। सर्कुलेटर और आइसोलेटर भी धीरे-धीरे निम्नलिखित दिशाओं में विकसित हो रहे हैं:
उच्च आवृत्ति समर्थन: मिलीमीटर तरंग बैंड (जैसे 5G और मिलीमीटर तरंग रडार) का समर्थन करता है।
एकीकृत डिजाइन: सिस्टम प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए अन्य आरएफ उपकरणों (जैसे फिल्टर और पावर डिवाइडर) के साथ एकीकृत।
कम लागत और लघुकरण: लागत कम करने और टर्मिनल उपकरण आवश्यकताओं के अनुकूल होने के लिए नई सामग्री और विनिर्माण प्रक्रियाओं का उपयोग करें।