Els acobladors direccionals són components estàndards de microones/mil·límetres en la mesura de microones i altres sistemes de microones. Es poden utilitzar per aïllar el senyal, separació i barreja, com ara el control de potència, l'estabilització de potència de sortida de la font, l'aïllament de la font de senyal, la transmissió i la prova de freqüència de freqüència de reflexió, etc. És un divisor de potència de microones direccional i és un component indispensable en reflectometers moderns de freqüència swept. Normalment, hi ha diversos tipus, com ara guia d'ona, línia coaxial, estriplina i microstrip.
La figura 1 és un diagrama esquemàtic de l'estructura. Inclou principalment dues parts, la línia principal i la línia auxiliar, que s’uneix entre elles a través de diverses formes de forats petits, escletxes i buits. Per tant, part de l’entrada de potència del “1” a l’extrem principal s’acoblarà a la línia secundària. A causa de la interferència o la superposició de les ones, la potència només es transmetrà al llarg de la direcció de la línia secundària (anomenada "cap endavant"), i l'altra no hi ha gairebé cap transmissió de potència en un sol ordre (anomenada "inversa")
La figura 2 és un acoblador direccional, un dels ports de l'acoblador està connectat a una càrrega de coincidència integrada.
Aplicació de l'acoblador direccional
1, per al sistema de síntesi de potència
Un acoblador direccional 3DB (comunament conegut com a pont 3DB) s’utilitza generalment en un sistema de síntesi de freqüències de diversos transports, com es mostra a la figura següent. Aquest tipus de circuit és comú en sistemes distribuïts a l’interior. Després que els senyals F1 i F2 de dos amplificadors de potència passin per un acoblador direccional 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 l’aïllament, podeu afegir alguns components com filtres i aïlladors. L’aïllament d’un pont 3DB ben dissenyat pot ser superior a 33dB.
L’acoblador direccional s’utilitza en el sistema de combinació d’energia.
A la figura (a) es mostra la zona de Gully direccional com una altra aplicació de combinació de potència a la figura (a). En aquest circuit, la directivitat de l’acoblador direccional s’ha aplicat de manera intel·ligent. Suposant que els graus d’acoblament dels dos acobladors són de 10dB i la directivitat és de 25dB, l’aïllament entre els extrems F1 i F2 és de 45dB. Si les entrades de F1 i F2 són ambdues 0DBM, la sortida combinada és de -10dBm. En comparació amb l’acoblador de Wilkinson de la figura (b) a continuació (el seu valor d’aïllament típic és de 20dB), el mateix senyal d’entrada d’ODBM, després de la síntesi, hi ha -3DBM (sense considerar la pèrdua d’inserció). En comparació amb la condició de mostra, augmentem el senyal d’entrada a la figura (a) per 7dB de manera que 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 de comparació final és que el mètode de síntesi de potència de l’acoblador direccional és de 18dB superior al de l’acoblador de Wilkinson. Aquest esquema és adequat per a la mesura d’intermodulació de deu amplificadors.
S'utilitza un acoblador direccional en el sistema de combinació de potència 2
2, utilitzat per a la mesura anti-interferència del receptor o la mesura espuriosa
Al sistema de prova i mesurament de RF, sovint es pot veure el circuit que es mostra a la figura següent. Suposem que el DUT (dispositiu o equipament en 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. A continuació, un provador integrat connectat a ells a través de l'acoblador direccional pot provar la resistència al receptor: mil interferències. Si el DUT és un telèfon mòbil, el transmissor del telèfon pot ser activat per un provador complet connectat a l'extrem d'acoblament de l'acoblador direccional. A continuació, es pot utilitzar un analitzador d’espectre per mesurar la sortida espurna del telèfon de l’escena. Per descomptat, s’han d’afegir alguns circuits de filtre abans de l’analitzador de l’espectre. Com que aquest exemple només discuteix l'aplicació d'acobladors direccionals, s'omet el circuit de filtres.
L’acoblador direccional s’utilitza per a la mesura anti-interferència del receptor o l’alçada espurna del telèfon mòbil.
En aquest circuit de proves, la directivitat de l’acoblador direccional és molt important. L’analitzador d’espectre connectat al final a través només vol rebre el senyal del DUT i no vol rebre la contrasenya des de l’extrem d’acoblament.
3, per al mostreig de senyal i el seguiment
La mesura i el seguiment en línia del transmissor pot ser una de les aplicacions més utilitzades dels acobladors direccionals. La figura següent és una aplicació típica dels acopladors direccionals per a la mesura de l'estació de base cel·lular. Suposem que la potència de sortida del transmissor és de 43dBm (20W), l'acoblament de l'acoblador direccional. La capacitat és de 30dB, la pèrdua d'inserció (pèrdua de línia més la pèrdua d'acoblament) és de 0,15dB. L’extrem d’acoblament té un senyal de 13dBm (20MW) enviat al provador de l’estació base, la sortida directa de l’acoblador direccional és de 42,85dBm (19,3W), i la fuga és la potència del costat aïllat s’absorbeix 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 el seguiment en línia, i potser només aquest mètode pot garantir la prova de rendiment del transmissor en condicions de treball normals. Però cal destacar que el mateix és la prova del transmissor i que diferents provadors tenen preocupacions diferents. Prenent com a exemple les estacions de base de WCDMA, els operadors han de parar atenció als indicadors de la seva banda de freqüència de treball (2110 ~ 2170MHz), com ara la qualitat del senyal, la potència del canal, la potència del canal adjacent, etc. En aquesta premissa en qualsevol moment.
Si es tracta del regulador de l'estació de control de l'espectre de radiofreqüència, l'estació de control de ràdio per provar els indicadors de l'estació base suau, el seu focus és completament diferent. Segons els requisits d’especificació de gestió de ràdio, l’interval de freqüència de prova s’amplia a 9KHz ~ 12,75 GHz, i l’estació base provada és tan àmplia. Quina radiació espuriosa es generarà a la banda de freqüència i interferirà amb el funcionament regular d’altres estacions base? Una preocupació de les estacions de control de ràdio. En aquest moment, es necessita un acoblador direccional amb el mateix ample de banda per al mostreig de senyal, però sembla que un acoblador direccional que pugui cobrir 9KHz ~ 12,75 GHz no existeixi. 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-amplada pot aconseguir bandes d'octava de 5-6, com ara 0,5-18GHz, però la banda de freqüència inferior a 500MHz no es pot cobrir.
4, mesura d’energia en línia
En la tecnologia de mesura de potència de tipus, l'acoblador direccional és un dispositiu molt crític. La figura següent mostra el diagrama esquemàtic d'un sistema de mesura de gran potència típic. La potència endavant de l'amplificador en prova es mostra a l'extrem d'acoblament endavant (terminal 3) de l'acoblador direccional i s'envia al mesurador de potència. La potència reflectida és mostrejada pel terminal d'acoblament invers (Terminal 4) i s'envia al mesurador de potència.
S'utilitza un acoblador direccional per a la mesura d'alta potència.
Tingueu en compte: A més de rebre la potència reflectida de la càrrega, el terminal d'acoblament invers (Terminal 4) també rep la potència de fuites de la direcció cap endavant (terminal 1), causada per la directivitat de l'acoblador direccional. L’energia reflectida és el que espera mesurar el tester i la potència de fuites és la font principal d’errors en la mesura de potència reflectida. La potència i la potència reflectides es superposen a l'extrem d'acoblament invers (4 extrems) i després s'envien al mesurador de potència. Com que les rutes de transmissió dels dos senyals són diferents, és una superposició vectorial. Si es pot comparar l’entrada de potència de fuites al mesurador de potència amb la potència reflectida, produirà un error de mesura significatiu.
Per descomptat, la potència reflectida de la càrrega (final 2) també es filtrarà a l'extrem d'acoblament endavant (extrem 1, no mostrat a la figura anterior). Tot i així, la seva magnitud és mínima en comparació amb la potència endavant, que mesura la força endavant. Es pot ignorar l'error resultant.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. Situat a la "Silicon Valley" de la Xina-Beijing Zhongguancun, és una empresa d'alta tecnologia dedicada a servir a institucions de recerca domèstiques i estrangeres, instituts de recerca, universitats i personal de recerca científica empresarial. La nostra empresa es dedica principalment a la investigació i desenvolupament independent, disseny, fabricació, vendes de productes optoelectrònics i proporciona solucions innovadores i serveis professionals i personalitzats per a investigadors científics i enginyers industrials. Després d’anys d’innovació independent, ha format una rica i perfecta sèrie de productes fotoelèctrics, que s’utilitzen àmpliament en indústries municipals, militars, transportades, energia elèctrica, finances, educació, mèdica i altres indústries.
Estem desitjant la cooperació amb vosaltres!
Hora de publicació: 20 d'abril-2023