Selon les matériaux impliqués, les circulateurs se divisent en deux catégories principales : les circulateurs en ferrite et les circulateurs non ferrites.
FerriteEdit
Les circulateurs en ferrite sont des circulateurs de radiofréquence qui sont composés de matériaux en ferrite magnétisés. Ils se répartissent en deux classes principales : Les circulateurs à guide d’ondes à 4 ports basés sur la rotation de Faraday des ondes se propageant dans un matériau magnétisé, et les circulateurs à 3 ports « jonction en Y » basés sur l’annulation des ondes se propageant sur deux chemins différents à proximité d’un matériau magnétisé. Les circulateurs à guide d’ondes peuvent être de l’un ou l’autre type, tandis que les dispositifs plus compacts basés sur la ligne à ruban sont du type à 3 ports. Deux ou plusieurs jonctions en Y peuvent être combinées dans un seul composant pour obtenir quatre ports ou plus, mais leur comportement diffère de celui d’un véritable circulateur à 4 ports. Un aimant permanent produit le flux magnétique à travers le guide d’ondes. Le cristal de grenat ferrimagnétique est utilisé dans les circulateurs optiques.
Bien que les circulateurs à ferrite puissent assurer une bonne circulation « vers l’avant » du signal tout en supprimant fortement la circulation « vers l’arrière », leurs principaux défauts, surtout aux basses fréquences, sont les tailles encombrantes et les bandes passantes étroites.
Non ferriteEdit
Les premiers travaux sur les circulateurs non ferrite comprennent des circulateurs actifs utilisant des transistors qui ne sont pas réciproques par nature. Contrairement aux circulateurs à ferrite qui sont des dispositifs passifs, les circulateurs actifs nécessitent une alimentation. Les principaux problèmes associés aux circulateurs actifs à base de transistors sont la limitation de la puissance et la dégradation du rapport signal/bruit, qui sont critiques lorsqu’il est utilisé comme duplexeur pour soutenir la forte puissance d’émission et la réception propre du signal de l’antenne.
Les varactors offrent une solution. Une étude a employé une structure similaire à une ligne de transmission variant dans le temps avec la non-réciprocité effective déclenchée par une pompe porteuse se propageant dans une seule direction. C’est comme un circulateur actif alimenté en courant alternatif. La recherche a affirmé être capable d’obtenir un gain positif et un faible bruit pour le chemin de réception et la non-réciprocité à large bande. Une autre étude a utilisé la résonance avec la non-réciprocité déclenchée par la polarisation du moment angulaire, qui imite plus étroitement la façon dont les signaux circulent passivement dans un circulateur en ferrite.
En 1964, Mohr a présenté et démontré expérimentalement un circulateur basé sur des lignes de transmission et des commutateurs. En avril 2016, une équipe de recherche a considérablement étendu ce concept, en présentant un circulateur à circuit intégré basé sur des concepts de filtres à N-path. Il offre le potentiel d’une communication full-duplex (émettre et recevoir en même temps avec une seule antenne partagée sur une seule fréquence). Le dispositif utilise des condensateurs et une horloge et est beaucoup plus petit que les dispositifs conventionnels.