Els acobladors direccionals són components estàndard de microones/ones mil·limètriques en la mesura de microones i altres sistemes de microones. Es poden utilitzar per a l'aïllament, la separació i la barreja de senyals, com ara la monitorització de potència, l'estabilització de la potència de sortida de la font, l'aïllament de la font del senyal, la prova d'escombrat de freqüència de transmissió i reflexió, etc. És un divisor de potència de microones direccional i és un component indispensable en els reflectòmetres de freqüència d'escombrat moderns. Normalment, n'hi ha de diversos tipus, com ara la guia d'ones, la línia coaxial, la línia de banda i la microstrip.
La figura 1 és un diagrama esquemàtic de l'estructura. Inclou principalment dues parts, la línia principal i la línia auxiliar, que s'acoblen entre si a través de diverses formes de petits forats, escletxes i buits. Per tant, part de l'entrada de potència de l'"1" a l'extrem de la línia principal s'acoblarà a la línia secundària. A causa de la interferència o superposició d'ones, la potència només es transmetrà al llarg de la línia secundària: en una direcció (anomenada "encara") i en l'altra. Gairebé no hi ha transmissió de potència en un ordre (anomenada "enrere").
La figura 2 és un acoblador transversal, un dels ports de l'acoblador està connectat a una càrrega d'adaptació integrada.
Aplicació de l'acoblador direccional
1, per a sistema de síntesi de potència
Un acoblador direccional de 3dB (conegut comunament com a pont de 3dB) s'utilitza normalment en un sistema de síntesi de freqüència multiportadora, tal com es mostra a la figura següent. Aquest tipus de circuit és comú en sistemes distribuïts d'interior. Després que els senyals f1 i f2 de dos amplificadors de potència passin per un acoblador direccional de 3dB, la sortida de cada canal conté dos components de freqüència f1 i f2, i 3dB redueix l'amplitud de cada component de freqüència. Si un dels terminals de sortida està connectat a una càrrega absorbent, l'altra sortida es pot utilitzar com a font d'alimentació del sistema de mesura d'intermodulació passiva. Si necessiteu millorar encara més l'aïllament, podeu afegir alguns components com ara filtres i aïllants. L'aïllament d'un pont de 3dB ben dissenyat pot ser superior a 33dB.
L'acoblador direccional s'utilitza en el sistema de combinació de potència u.
L'àrea de canalització direccional com una altra aplicació de la combinació de potència es mostra a la figura (a) següent. En aquest circuit, la directivitat de l'acoblador direccional s'ha aplicat intel·ligentment. Suposant que els graus d'acoblament dels dos acobladors són de 10 dB i la directivitat és de 25 dB, l'aïllament entre els extrems f1 i f2 és de 45 dB. Si les entrades de f1 i f2 són de 0 dBm, la sortida combinada és de -10 dBm. En comparació amb l'acoblador de Wilkinson de la figura (b) següent (el seu valor d'aïllament típic és de 20 dB), el mateix senyal d'entrada d'OdBm, després de la síntesi, hi ha -3 dBm (sense considerar la pèrdua d'inserció). En comparació amb la condició entre mostres, augmentem el senyal d'entrada de la figura (a) en 7 dB perquè la seva sortida sigui coherent amb la figura (b). En aquest moment, l'aïllament entre f1 i f2 a la figura (a) "disminueix" "És de 38 dB. El resultat final de la comparació és que el mètode de síntesi de potència de l'acoblador direccional és 18 dB més alt que el de l'acoblador de Wilkinson. Aquest esquema és adequat per a la mesura d'intermodulació de deu amplificadors.
Un acoblador direccional s'utilitza en el sistema de combinació de potència 2
2, utilitzat per a la mesura antiinterferència del receptor o la mesura espuria
En el sistema de prova i mesura de RF, sovint es pot veure el circuit que es mostra a la figura següent. Suposem que el DUT (dispositiu o equip sota prova) és un receptor. En aquest cas, es pot injectar un senyal d'interferència del canal adjacent al receptor a través de l'extrem d'acoblament de l'acoblador direccional. Aleshores, un provador integrat connectat a ells a través de l'acoblador direccional pot provar la resistència del receptor: el rendiment de mil interferències. Si el DUT és un telèfon mòbil, el transmissor del telèfon es pot encendre mitjançant un provador complet connectat a l'extrem d'acoblament de l'acoblador direccional. Aleshores, es pot utilitzar un analitzador d'espectres per mesurar la sortida espúria del telèfon d'escena. Per descomptat, s'han d'afegir alguns circuits de filtre abans de l'analitzador d'espectres. Com que aquest exemple només tracta l'aplicació dels acobladors direccionals, s'omet el circuit de filtre.
L'acoblador direccional s'utilitza per a la mesura antiinterferències del receptor o l'alçada espúria del telèfon mòbil.
En aquest circuit de prova, la directivitat de l'acoblador direccional és molt important. L'analitzador d'espectre connectat a l'extrem de pas només vol rebre el senyal del DUT i no vol rebre la contrasenya de l'extrem d'acoblament.
3, per al mostreig i la monitorització del senyal
El mesurament i la monitorització en línia del transmissor poden ser una de les aplicacions més utilitzades dels acobladors direccionals. La figura següent mostra una aplicació típica dels acobladors direccionals per al mesurament d'estacions base cel·lulars. Suposem que la potència de sortida del transmissor és de 43 dBm (20 W), l'acoblament de l'acoblador direccional. La capacitat és de 30 dB, la pèrdua d'inserció (pèrdua de línia més pèrdua d'acoblament) és de 0,15 dB. L'extrem d'acoblament té un senyal de 13 dBm (20 mW) enviat al provador d'estació base, la sortida directa de l'acoblador direccional és de 42,85 dBm (19,3 W) i la fuita és La potència del costat aïllat és absorbida per una càrrega.
L'acoblador direccional s'utilitza per a la mesura de l'estació base.
Gairebé tots els transmissors utilitzen aquest mètode per al mostreig i la monitorització en línia, i potser només aquest mètode pot garantir la prova de rendiment del transmissor en condicions normals de treball. Però cal tenir en compte que la mateixa és la prova del transmissor, i diferents provadors tenen diferents preocupacions. Prenent com a exemple les estacions base WCDMA, els operadors han de prestar atenció als indicadors de la seva banda de freqüència de treball (2110 ~ 2170 MHz), com ara la qualitat del senyal, la potència dins del canal, la potència del canal adjacent, etc. Sota aquesta premissa, els fabricants instal·laran a l'extrem de sortida de l'estació base un acoblador direccional de banda estreta (com ara 2110 ~ 2170 MHz) per controlar les condicions de treball dins de la banda del transmissor i enviar-lo al centre de control en qualsevol moment.
Si es tracta del regulador de l'espectre de radiofreqüència (l'estació de monitorització de ràdio que prova els indicadors de l'estació base suau), el seu enfocament és completament diferent. Segons els requisits de l'especificació de gestió de ràdio, el rang de freqüència de prova s'amplia a 9 kHz ~ 12,75 GHz, i l'estació base provada és tan àmplia. Quanta radiació espúria es generarà a la banda de freqüència i interferirà amb el funcionament normal d'altres estacions base? Una preocupació de les estacions de monitorització de ràdio. Actualment, es requereix un acoblador direccional amb el mateix ample de banda per al mostreig del senyal, però sembla que no existeix un acoblador direccional que pugui cobrir 9 kHz ~ 12,75 GHz. Sabem que la longitud del braç d'acoblament d'un acoblador direccional està relacionada amb la seva freqüència central. L'ample de banda d'un acoblador direccional de banda ultra ampla pot aconseguir bandes de 5-6 octaves, com ara 0,5-18 GHz, però no es pot cobrir la banda de freqüència per sota de 500 MHz.
4, mesurament de potència en línia
En la tecnologia de mesura de potència de tipus passant, l'acoblador direccional és un dispositiu molt crític. La figura següent mostra el diagrama esquemàtic d'un sistema de mesura d'alta potència de pas típic. La potència directa de l'amplificador sota prova es mostreja mitjançant l'extrem d'acoblament directe (terminal 3) de l'acoblador direccional i s'envia al mesurador de potència. La potència reflectida es mostreja mitjançant el terminal d'acoblament invers (terminal 4) i s'envia al mesurador de potència.
Un acoblador direccional s'utilitza per a mesures d'alta potència.
Nota: A més de rebre la potència reflectida de la càrrega, el terminal d'acoblament invers (terminal 4) també rep potència de fuita de la direcció directa (terminal 1), que és causada per la directivitat de l'acoblador direccional. L'energia reflectida és el que el provador espera mesurar, i la potència de fuita és la principal font d'errors en el mesurament de la potència reflectida. La potència reflectida i la potència de fuita se superposen a l'extrem d'acoblament invers (4 extrems) i després s'envien al mesurador de potència. Com que les vies de transmissió dels dos senyals són diferents, es tracta d'una superposició vectorial. Si l'entrada de potència de fuita al mesurador de potència es pot comparar amb la potència reflectida, es produirà un error de mesurament significatiu.
Naturalment, la potència reflectida de la càrrega (extrem 2) també es filtrarà cap a l'extrem de l'acoblament directe (extrem 1, no mostrat a la figura anterior). Tot i això, la seva magnitud és mínima en comparació amb la potència directa, que mesura la força directa. L'error resultant es pot ignorar.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., situada a la "Silicon Valley" de la Xina – Beijing Zhongguancun, és una empresa d'alta tecnologia dedicada a servir a institucions de recerca nacionals i estrangeres, instituts de recerca, universitats i personal de recerca científica empresarial. La nostra empresa es dedica principalment a la recerca i desenvolupament independents, disseny, fabricació i venda de productes optoelectrònics, i ofereix solucions innovadores i serveis professionals i personalitzats per a investigadors científics i enginyers industrials. Després d'anys d'innovació independent, ha format una sèrie rica i perfecta de productes fotoelèctrics, que s'utilitzen àmpliament en les indústries municipal, militar, de transport, d'energia elèctrica, financera, educació, mèdica i altres.
Esperem poder cooperar amb vosaltres!
Data de publicació: 20 d'abril de 2023