Circulador construído com laço acoplado de ressoadores modulados

Abstract

O circulador é um dispositivo não recíproco usado para o acoplamento de energia em apenas uma direção em torno de um laço fechado e é utilizado em sistemas de comunicação full-duplex. No modelo mais usual, construído com discos de ferrita e ímã, o seu comportamento característico é decorrente da precessão de Larmor, devido à aplicação do campo magnético externo uniforme oriundo do ímã sob o disco de ferrita. Sem este campo, o dispositivo se comporta como um divisor de potência, acoplando a energia nas N-direções existentes. Por conseguinte, devido a ferrita, ao ímã de grande dimensão e a estrutura necessária para comportar sua geometria, o seu footprint é muito grande quando comparado aos padrões de componentes do tipo surface-mount technology, que são amplamente utilizados atualmente, além de possuir um alto custo de fabricação e uso limitado, pois não pode ser inserido em um circuito integrado. Com objetivo de aumentar a aplicabilidade desse dispositivo em sistemas pequenos e de baixo consumo de potência, este trabalho apresenta um circulador de três portas construído com componentes discretos, utilizando apenas indutores, capacitores e diodos do tipo varicap. Isso é possível, emulando o fenômeno da precessão de Larmor em um arranjo fechado composto de um laço acoplado de ressoadores modulados. Duas topologias (π e Y) e duas faixas de frequência (902 MHz – 928 MHz e 2,40 GHz – 2,48 GHz) são apresentadas. Para validar os resultados procedentes de simulação, é realizado a caracterização em bancada dos circuladores com topologia π.