Модуль перешкод з циркулятором чи без – на який варто звертати увагу при купівлі? Наскільки важливий цей елемент для роботи пристрою, що генерує сигнал завад?

Модуль перешкод з циркулятором. Наскільки це актуально сьогодні?

Дана стаття скоріш за все повинна була виходити ще 4 роки тому, як тільки тема застосування РЕБ проти тактичних дронів тільки набирала обертів. І здавалося багато хто вже давно отримав відповідь на ці питання. Але зважаючи на те, що суперечки з цього приводу і досі не вщухають, спробуємо надати свій скромний коментар з цього приводу. Як говориться, краще пізно ніж ніколи.

Отже спробуємо навести деякі факти, але крім цього також особисті коментарі на правах тих, хто знаходиться в темі тактичних РЕБ з самого її початку. Отже почнемо з того, що таке циркулятор.

Циркулятор чи ізолятор?

Циркулятори є пристроєм трьома портами в функцію котрого входить контроль і розподіл потоку потужності радіосигналу. Здійснюється це завдяки феромагнітним властивостям, котрі здатні перелаштовувати маршрут сигналу.

Коли сигнал поступає на порт №1 він майже без втрат транслюється до порту №2. Але коли вхідний зовнішіий сигнал поступає на порт №2, він транслюється до пороту №3, при цьому порт №1 закривається. Або як прийнято говорити – ізолюється.

Аналогічно при отриманні зовнішнього сигналу на третій порт, він продовжує транслюватись на порт №1. Отже це дозволяє циркулювати сигналу по колу, по годинниковій стрілці, в залежності від того на який порт приходить сигнал.

То ж звернемо увагу, що циркулятор з самого початку розроблений лише як розподільчий пристрій, що забезпечує передачу радіосигналу в тому чи іншому напрямку. Тому зазвичай циркулятори є досить невеликими пристроями, котрі легко розміщуються на друкованих електронних платах.

Але також є похідні від циркуляторів пристрої, котрі мають назву ізолятори. І це саме вони розроблені з однією метою – захистити радіотехнічну схему від впливу небажаного сигналу. На відміну від циркуляторів, у ізоляторів 3-порт закінчується навантаженням.

В них все працює схоже, але з деякими відмінностями. Основна задача ізолятора, щоб на вхідний порт №1 на пішла потужність в зворотному напрямку від порта №2. Відбуватись такий рух може, коли наприклад зникає навантаження виходу радіотехнічного пристрою. Наприклад, у випадку модуля РЕБ  – зникає контакт з антеною.

Тобто в коли на порт №2 ізолятора приходить ззовні сигнал, порт №1 ізолюється і майже вся потужність спрямовується на порт №3 навантажений таким чином, що прийняти на себе цю потужність. При цьому треба звернути увагу що означає майже. Бо ізоляційні властивості, а саме здатність не допустити сигнал в зворотному напрямку від порту №2 на порт №1 мають свої межі і вимір. Відображається це в децибелах (дБ).

Який циркулятор (ізолятор) потрібен для модуля перешкод?

Досить легко підрахувати яка ізоляція потрібна щоб повністю захистити порт №1 модуля перешкод від зворотного сигналу потужністю 50 Вт. Тобто приблизно такого сигналу по потужності, коли модуль 50 Вт працює без антени.  Як відомо 50 Вт це 47 dBm. Тобто ізоляція в даному випадку потрібна як мінімум 47 дБ.

Але в реальності такий рівень ізоляції не вважається занадто потрібним. В більшості випадків ізолятори, розраховані на зворотні потужності 50 – 100 Вт мають ізоляцію до 20 дБ. Тобто коли відбувається рух радіосигналу 50 Вт в зворотньому напрямку, то на порт №1 йде лише потужність 27 дБм (47 дБм – 20 дБ = 27 дБм). Або іншими словами 0,5 Вт. Решта потужності йде на порт №3.

Відповідно мабуть ще важливішою властивістю ізолятора є можливість навантаженим портом №3 сприйняти, або загасити, потужність що йде від порта №2. Якщо це навантаження не буде здатне прийняти необхідну потужність, ізолятор виходить з ладу і втрачає свої захисні можливості.

Якщо подивитись на приклади ізоляторів Drop-in котрі витримують зворотну потужність 50 Вт і мають ізоляцію на рівні до 20 дБ, то можна дещо зрозуміти. В першу чергу те, що розміри такого ізолятора співставні з розмірами самого модуля перешкод 50 Вт.

І в цьому немає нічого дивного, адже розміри навантаження, котрим заглушений порт №3 мають значення, коли йде мова про високі потужності. В якості ілюстрації можна привести мабуть приклад атенюаторів, котрими користуються у вимірюваннях, ті хто зайнятий у виробництві РЕБ. Розміри їх, скажемо так, досить не мініатюрні,  якщо треба загасити сигнал потужністю 50 – 100 Вт.

Крім того, Drop-in ізолятори розраховані на високу потужність, є зовнішніми пристроями. Вони встановлюються між джерелом випромінювання (наприклад, генератор РЕБ) і антеною (навантаженням), працюючи проміжною захисною ланкою.

Всі хто бачив циркулятори (ізолятори), котрі зазвичай ставлять в модуль перешкод, можуть робити власні висновки. Чи здатен він від чогось захистити?

Модуль завад з циркуляторм. Міфи і реальність.

Твердження того, що такий циркулятор, у котрого порт №3 навантажений резистором 50 Ом, захищає модуль, якщо його включили без антени, або антена відірвалась не мають під собою теоретичної бази. Але скажемо більше, вони не мають і практичного підтвердження. І в цьому давно переконались професіонали. Модулі завад успішно “горять” без антени як з циркулятороми так і без.

Ми особисто, коли чуємо наполегливі твердження, що подібний циркулятор унеможливить, або “сповільнить” втрату модуля РЕБ, то пропонуємо просту дію. Прислати нам відео, де модуль з циркулятром включається без навантаження, тобто без антени. За 4 роки поки що ніхто на цей сміливий крок не пішов. Навіть не маємо здогадки чому?

В той же час іноді можна почути наступне. Ніби то ті циркулятори, що знаходяться в модулях, здатні нейтралізувати негативний вплив антени з поганим КСХ… Ну, по-перше, антену с з поганим КСХ небажано ставити, бо вона зменшує ефективність РЕБ.

По-друге, хочемо відмітити, що вихідні польові транзистори GaN або LDMOS, а саме такі стоять в модулях, мають здатність витримувати досить високі рівні КСХ при максимально можливій потужності.  Цей показник середньостатистично дорівнює 10!

Отже якщо ви на модуль 300-400 МГц випадково одягнете антену 1,5 ГГц, то він буде працювати. Інше питання, що не так як хотілося би. Тому теза про захист модуля від поганого КСХ за допомогою циркулятора навряд чи має під собою основу.

Також не будемо забувати, що самі циркулятори, як пристрої передачі вихідного радіосигналу, мають деякий показник КСХ. І головне щоб він був в межах норми, тобто не ганьбив ту потужність, котра йде з вихідного транзистора.

До речі, з самого початку, як тільки тема захисту від дронів почала набирати оберти, була ідея встановлювати Drop-in ізоляторів між модулями перешкод і антенами. Але від неї відмовились по наступним причинам:

• Займає зайвий простір в пристрою РЕБ
• Збільшує кількість з’єднань, ускладнюючи схему
• Збільшує вартість (вартість такого ізолятора співставна з модулем)

Крім того, де є гарантія, що у випадку коли втрачається антена (вибух, удар), не втратися з’єднання між ізолятором і модулем.

Що ж, щиро вдячні тим, хто дійшов цих рядків. Робіть висновки самі і якщо є коментарі, або заперечення, пишіть.