Sprzęgacze kierunkowe są standardowymi elementami fal mikrofalowych/milimetrowych w pomiarach mikrofalowych i innych systemach mikrofalowych.Można ich używać do izolacji, separacji i miksowania sygnału, np. monitorowania mocy, stabilizacji mocy wyjściowej źródła, izolacji źródła sygnału, testu przemiatania częstotliwości transmisji i odbicia itp. Jest to kierunkowy mikrofalowy dzielnik mocy i jest niezbędnym elementem w nowoczesnych reflektometrach o częstotliwości przemiatanej.Zwykle istnieje kilka typów, takich jak falowód, linia koncentryczna, linia paskowa i mikropaskowa.
Rysunek 1 to schematyczny diagram konstrukcji.Obejmuje głównie dwie części, linię główną i linię pomocniczą, które są połączone ze sobą za pomocą różnych form małych otworów, szczelin i szczelin.Dlatego część mocy wejściowej z „1” po stronie linii głównej będzie połączona z linią pomocniczą.Ze względu na interferencję lub superpozycję fal moc będzie przesyłana tylko wzdłuż linii wtórnej – w jednym kierunku (tzw. „do przodu”), a w drugim. W jednym kierunku prawie nie ma transmisji mocy (tzw. „Wstecz”)
Rysunek 2 przedstawia sprzęgacz krzyżowy, jeden z portów łącznika jest podłączony do wbudowanego obciążenia dopasowującego.
Zastosowanie sprzęgacza kierunkowego
1, dla układu syntezy mocy
Sprzęgacz kierunkowy 3dB (powszechnie znany jako mostek 3dB) jest zwykle używany w systemie syntezy częstotliwości z wieloma nośnymi, jak pokazano na poniższym rysunku.Ten rodzaj obwodu jest powszechny w wewnętrznych systemach rozproszonych.Po przejściu sygnałów f1 i f2 z dwóch wzmacniaczy mocy przez sprzęgacz kierunkowy 3dB, na wyjściu każdego kanału znajdują się dwie składowe częstotliwości f1 i f2, a 3dB zmniejsza amplitudę każdej składowej częstotliwości.Jeżeli do jednego z zacisków wyjściowych zostanie podłączone obciążenie pochłaniające, drugie wyjście może zostać wykorzystane jako źródło zasilania pasywnego układu pomiarowego intermodulacji.Jeśli chcesz jeszcze bardziej poprawić izolację, możesz dodać pewne komponenty, takie jak filtry i izolatory.Izolacja dobrze zaprojektowanego mostka 3dB może wynosić ponad 33dB.
Sprzęgacz kierunkowy stosowany jest w pierwszym układzie łączenia mocy.
Powierzchnię wąwozu kierunkowego jako kolejne zastosowanie łączenia mocy pokazano na rysunku (a) poniżej.W tym obwodzie sprytnie zastosowano kierunkowość sprzęgacza kierunkowego.Zakładając, że stopień sprzężenia obu sprzęgaczy wynosi 10 dB, a kierunkowość wynosi 25 dB, izolacja pomiędzy końcami f1 i f2 wynosi 45 dB.Jeżeli oba wejścia f1 i f2 mają wartość 0 dBm, łączna moc wyjściowa wynosi -10 dBm.W porównaniu ze sprzęgaczem Wilkinsona na rysunku (b) poniżej (jego typowa wartość izolacji wynosi 20 dB), ten sam sygnał wejściowy OdBm, po syntezie, wynosi -3 dBm (bez uwzględnienia tłumienności wtrąceniowej).W porównaniu do warunku międzypróbkowego zwiększamy sygnał wejściowy na rysunku (a) o 7 dB, tak aby jego sygnał wyjściowy był zgodny z rysunkiem (b).W tym momencie izolacja pomiędzy f1 i f2 na rysunku (a) „zmniejsza się” „Wynosi 38 dB.Ostateczny wynik porównania jest taki, że metoda syntezy mocy sprzęgacza kierunkowego jest o 18 dB wyższa niż sprzęgacza Wilkinsona.Schemat ten jest odpowiedni do pomiaru intermodulacji dziesięciu wzmacniaczy.
W układzie łączenia mocy 2 stosowany jest sprzęgacz kierunkowy
2, używany do pomiaru przeciwzakłóceniowego odbiornika lub fałszywego pomiaru
W systemie testowo-pomiarowym RF często można zobaczyć obwód pokazany na poniższym rysunku.Załóżmy, że DUT (testowane urządzenie lub sprzęt) jest odbiornikiem.W takim przypadku sygnał zakłócający sąsiedni kanał może zostać wprowadzony do odbiornika poprzez stronę sprzęgającą sprzęgacza kierunkowego.Następnie zintegrowany tester podłączony do nich poprzez sprzęgacz kierunkowy może sprawdzić rezystancję odbiornika – wydajność tysiąca zakłóceń.Jeżeli badanym jest telefon komórkowy, nadajnik telefonu można włączyć za pomocą kompleksowego testera podłączonego do strony sprzęgającej sprzęgacza kierunkowego.Następnie można zastosować analizator widma do pomiaru fałszywego sygnału wyjściowego telefonu scenicznego.Oczywiście przed analizatorem widma należy dodać pewne obwody filtrów.Ponieważ w tym przykładzie omówiono jedynie zastosowanie sprzęgaczy kierunkowych, obwód filtra został pominięty.
Sprzęgacz kierunkowy służy do pomiaru przeciwzakłóceniowego odbiornika lub fałszywej wysokości telefonu komórkowego.
W tym obwodzie testowym bardzo ważna jest kierunkowość sprzęgacza kierunkowego.Analizator widma podłączony do końca przelotowego chce odbierać sygnał tylko z testowanego urządzenia i nie chce otrzymywać hasła od strony sprzęgającej.
3, do próbkowania i monitorowania sygnału
Pomiar i monitorowanie nadajnika w trybie online może być jednym z najpowszechniej stosowanych zastosowań sprzęgaczy kierunkowych.Poniższy rysunek przedstawia typowe zastosowanie sprzęgaczy kierunkowych do pomiarów w komórkowych stacjach bazowych.Załóżmy, że moc wyjściowa nadajnika wynosi 43 dBm (20 W), co odpowiada sprzężeniu sprzęgacza kierunkowego.Pojemność wynosi 30 dB, tłumienność wtrąceniowa (strata liniowa plus utrata sprzężenia) wynosi 0,15 dB.Na końcu sprzęgającym wysyłany jest sygnał o mocy 13 dBm (20 mW) do testera stacji bazowej, moc wyjściowa bezpośrednia sprzęgacza kierunkowego wynosi 42,85 dBm (19,3 W), a wyciek wynosi: Moc po izolowanej stronie jest pochłaniana przez obciążenie.
Sprzęgacz kierunkowy służy do pomiaru stacji bazowej.
Prawie wszystkie przetworniki wykorzystują tę metodę do próbkowania i monitorowania online i być może tylko ta metoda może zagwarantować test wydajności przetwornika w normalnych warunkach pracy.Należy jednak zauważyć, że taki sam jest test nadajnika, a różni testerzy mają różne obawy.Biorąc za przykład stacje bazowe WCDMA, operatorzy muszą zwracać uwagę na wskaźniki w ich roboczym paśmie częstotliwości (2110 ~ 2170 MHz), takie jak jakość sygnału, moc w kanale, moc w sąsiednim kanale itp. Zgodnie z tym założeniem producenci będą instalować w koniec wyjściowy stacji bazowej Wąskopasmowy (np. 2110~2170 MHz) sprzęgacz kierunkowy służący do monitorowania warunków pracy nadajnika w paśmie i przesyłania go w dowolnym momencie do centrum sterowania.
Jeśli jest to regulator widma częstotliwości radiowych – radiowa stacja monitorująca do testowania wskaźników miękkiej stacji bazowej, jej cel jest zupełnie inny.Zgodnie z wymaganiami specyfikacji zarządzania radiem, zakres częstotliwości testowej jest rozszerzony do 9 kHz ~ 12,75 GHz, a testowana stacja bazowa jest tak szeroka.Ile fałszywego promieniowania będzie generowane w paśmie częstotliwości i zakłócało normalną pracę innych stacji bazowych?Problem radiostacji monitorujących.Obecnie do próbkowania sygnału wymagany jest sprzęgacz kierunkowy o tej samej szerokości pasma, ale wydaje się, że sprzęgacz kierunkowy obsługujący zakres 9 kHz ~ 12,75 GHz nie istnieje.Wiemy, że długość ramienia sprzęgającego sprzęgacza kierunkowego jest powiązana z jego częstotliwością środkową.Szerokość pasma ultraszerokopasmowego sprzęgacza kierunkowego może obejmować pasma 5-6 oktaw, np. 0,5-18 GHz, ale pasmo częstotliwości poniżej 500 MHz nie może być pokryte.
4, pomiar mocy online
W technologii pomiaru mocy typu przelotowego sprzęgacz kierunkowy jest urządzeniem bardzo krytycznym.Poniższy rysunek przedstawia schemat ideowy typowego przelotowego systemu pomiarowego dużej mocy.Moc przewodzona ze testowanego wzmacniacza jest próbkowana przez przedni koniec sprzęgający (zacisk 3) sprzęgacza kierunkowego i przesyłana do miernika mocy.Odbita moc jest próbkowana przez zacisk sprzężenia zwrotnego (zacisk 4) i przesyłana do miernika mocy.
Do pomiaru dużych mocy stosuje się sprzęgacz kierunkowy.
Uwaga: Oprócz odbierania mocy odbitej od obciążenia, zacisk sprzęgła zwrotnego (zacisk 4) odbiera również moc upływową z kierunku do przodu (zacisk 1), co jest spowodowane kierunkowością sprzęgacza kierunkowego.Odbita energia jest tym, co tester ma nadzieję zmierzyć, a moc upływu jest głównym źródłem błędów w pomiarze mocy odbitej.Moc odbita i moc upływu są nakładane na odwrotny koniec sprzęgła (4 końce), a następnie przesyłane do miernika mocy.Ponieważ ścieżki transmisji obu sygnałów są różne, jest to superpozycja wektorowa.Jeśli moc upływu wejściową do miernika mocy można porównać z mocą odbitą, spowoduje to znaczny błąd pomiaru.
Oczywiście moc odbita od obciążenia (koniec 2) będzie również wyciekać do przedniego końca sprzęgu (koniec 1, nie pokazany na powyższym rysunku).Mimo to jego wielkość jest minimalna w porównaniu z mocą do przodu, która mierzy siłę do przodu.Powstały błąd można zignorować.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. zlokalizowana w chińskiej „Dolinie Krzemowej” – Beijing Zhongguancun, to zaawansowane technologicznie przedsiębiorstwo zajmujące się obsługą krajowych i zagranicznych instytucji badawczych, instytutów badawczych, uniwersytetów oraz personelu zajmującego się badaniami naukowymi w przedsiębiorstwach.Nasza firma zajmuje się głównie niezależnymi badaniami i rozwojem, projektowaniem, produkcją, sprzedażą produktów optoelektronicznych oraz zapewnia innowacyjne rozwiązania i profesjonalne, spersonalizowane usługi dla badaczy naukowych i inżynierów przemysłowych.Po latach niezależnych innowacji stworzyła bogatą i doskonałą serię produktów fotoelektrycznych, które są szeroko stosowane w gałęziach przemysłu komunalnego, wojskowego, transportowego, elektroenergetycznego, finansowego, edukacyjnego, medycznego i innych.
Nie możemy się doczekać współpracy z Tobą!
Czas publikacji: 20 kwietnia 2023 r