为什么射频环行器对雷达系统至关重要?
发表日期 : 2025-06-26

在雷达系统中,环形器是实现‌收发信号高效隔离与定向传输‌的核心无源器件,通过铁氧体材料的非互易特性,精确引导信号流向:发射时将高功率脉冲从发射机定向传输至天线端口,接收时则将天线捕获的微弱回波无损导入接收机通道,同时阻断发射信号对接收机的干扰,从而解决收发共天线的技术难题,并保护敏感接收组件免受损伤。其单向传输特性大幅提升了雷达系统的稳定性与探测精度,成为现代雷达射频前端不可或缺的“信号交通指挥官”。

 

环形器在雷达中的关键作用:

‌1.收发隔离与信号定向

 

工作原理(以三端口环形器为例)

端口1 :‌ 连接发射机 (TX)。

端口2 :‌ 连接天线 (Antenna)。

端口3 :‌ 连接接收机 (RX)。

RF circulators

发射状态:强大的发射脉冲从 TX (Port 1) 进入环形器。根据环形器的非互易特性,信号‌几乎全部‌流向 Port 2 (天线),只有极小部分流向 Port 3 (RX)。

 

接收状态:‌ 微弱的回波信号从天线 (Port 2) 进入环形器。根据环形器的非互易性,信号‌几乎全部‌流向 Port 3 (RX),只有极小部分流向 Port 1 (TX)。。

 

‌2.接收机保护

作为接收机前端的“防火墙”,环形器可以隔离发射脉冲的残余能量及外部强干扰(如邻近雷达信号),防止低噪声放大器(LNA)烧毁或饱和。

环形器常与限幅器组合构成‌接收机保护电路‌,增强可靠性。

 

‌3.系统稳定性保障

环形器可以吸收天线端反射的无效能量,避免发射机因阻抗失配引发振荡。

与此同时,环形器也可以降低通道间信号串扰,优化整体信号完整性。

 

雷达对环形器的核心需求:

频率范围‌:适配多频段通信需求

隔离度‌:  决定反向信号阻断能力

‌    插入损耗‌:信号传输衰减

‌    功率容量‌:耐受高功率发射场景

 

结论: 环形器实现收发切换是‌无源的、无需控制信号、切换速度极快‌(几乎是瞬时,仅受限于电磁波传播速度),‌功耗低、可靠性极高‌。这对于需要快速切换(如脉冲雷达)的系统至关重要。没有环形器,现代高性能的雷达系统难以稳定可靠的工作。