Os acopladores direccionais son compoñentes estándar de microondas/ondas milimétricas na medición de microondas e noutros sistemas de microondas.Poden usarse para o illamento, separación e mestura de sinal, como a vixilancia da potencia, a estabilización da potencia de saída da fonte, o illamento da fonte de sinal, a proba de varrido de frecuencia de transmisión e reflexión, etc. É un divisor de potencia de microondas direccional e é un compoñente indispensable. en reflectómetros modernos de frecuencia de barrido.Normalmente, hai varios tipos, como guía de onda, liña coaxial, liña de tira e microtira.
A figura 1 é un diagrama esquemático da estrutura.Principalmente inclúe dúas partes, a liña principal e a liña auxiliar, que se acoplan entre si a través de varias formas de pequenos buratos, fendas e ocos.Polo tanto, parte da entrada de enerxía do "1" no extremo da liña principal acoplarase á liña secundaria.Debido á interferencia ou superposición de ondas, a potencia só se transmitirá ao longo da liña secundaria: unha dirección (chamada "adelante") e a outra. Case non hai transmisión de enerxía nunha orde (chamada "inversa").
A figura 2 é un acoplador transversal, un dos portos do acoplador está conectado a unha carga integrada.
Aplicación do acoplador direccional
1, para o sistema de síntese de enerxía
Un acoplador direccional de 3 dB (coñecido comunmente como ponte de 3 dB) adoita utilizarse nun sistema de síntese de frecuencia de portadoras múltiples, como se mostra na figura seguinte.Este tipo de circuítos é común nos sistemas distribuídos interiores.Despois de que os sinais f1 e f2 de dous amplificadores de potencia pasen por un acoplador direccional de 3 dB, a saída de cada canle contén dúas compoñentes de frecuencia f1 e f2, e 3 dB reduce a amplitude de cada compoñente de frecuencia.Se un dos terminais de saída está conectado a unha carga absorbente, a outra saída pódese utilizar como fonte de enerxía do sistema de medición de intermodulación pasiva.Se precisa mellorar aínda máis o illamento, pode engadir algúns compoñentes como filtros e illantes.O illamento dunha ponte de 3 dB ben deseñada pode ser superior a 33 dB.
O acoplador direccional úsase no sistema de combinación de potencia un.
A área do barranco direccional como outra aplicación da combinación de potencia móstrase na figura (a) a continuación.Neste circuíto, a directividade do acoplador direccional aplicouse de forma intelixente.Asumindo que os graos de acoplamento dos dous acopladores son ambos de 10 dB e que a directividade é de 25 dB, o illamento entre os extremos f1 e f2 é de 45 dB.Se as entradas de f1 e f2 son ambas de 0 dBm, a saída combinada é de -10 dBm.En comparación co acoplador Wilkinson da figura (b) a continuación (o seu valor de illamento típico é de 20 dB), o mesmo sinal de entrada de OdBm, despois da síntese, hai -3 dBm (sen ter en conta a perda de inserción).En comparación coa condición inter-mostra, aumentamos o sinal de entrada na figura (a) en 7 dB para que a súa saída sexa consistente coa figura (b).Neste momento, o illamento entre f1 e f2 na figura (a) "diminúe" "É 38 dB.O resultado final da comparación é que o método de síntese de potencia do acoplador direccional é 18 dB superior ao do acoplador Wilkinson.Este esquema é adecuado para a medición de intermodulación de dez amplificadores.
Un acoplador direccional úsase no sistema de combinación de potencia 2
2, usado para medición anti-interferencia do receptor ou medición espuria
No sistema de medición e proba de RF, a miúdo pódese ver o circuíto que se mostra na figura seguinte.Supoña que o DUT (dispositivo ou equipo en proba) é un receptor.Nese caso, un sinal de interferencia de canle adxacente pódese inxectar no receptor a través do extremo de acoplamento do acoplador direccional.A continuación, un probador integrado conectado a eles a través do acoplador direccional pode probar a resistencia do receptor: mil rendemento de interferencia.Se o DUT é un teléfono móbil, o transmisor do teléfono pódese activar mediante un probador completo conectado ao extremo de acoplamento do acoplador direccional.Entón pódese usar un analizador de espectro para medir a saída espuria do teléfono da escena.Por suposto, deberían engadirse algúns circuítos de filtro antes do analizador de espectro.Dado que este exemplo só trata a aplicación dos acopladores direccionais, omítese o circuíto de filtro.
O acoplador direccional úsase para medir antiinterferencias do receptor ou a altura espuria do teléfono móbil.
Neste circuíto de proba, a directividade do acoplador direccional é moi importante.O analizador de espectro conectado ao extremo de paso só quere recibir o sinal do DUT e non quere recibir o contrasinal do extremo de acoplamento.
3, para a mostraxe e seguimento de sinal
A medición e monitorización en liña do transmisor pode ser unha das aplicacións máis utilizadas dos acopladores direccionais.A seguinte figura é unha aplicación típica dos acopladores direccionais para a medición da estación base móbil.Supoña que a potencia de saída do transmisor é de 43 dBm (20 W), o acoplamento do acoplador direccional.A capacidade é de 30 dB, a perda de inserción (perda de liña máis perda de acoplamento) é de 0,15 dB.O extremo de acoplamento ten un sinal de 13 dBm (20 mW) enviado ao probador da estación base, a saída directa do acoplador direccional é de 42,85 dBm (19,3 W) e a fuga é A enerxía do lado illado é absorbida por unha carga.
O acoplador direccional úsase para a medición da estación base.
Case todos os transmisores usan este método para a mostra e o seguimento en liña, e quizais só este método poida garantir a proba de rendemento do transmisor en condicións normais de traballo.Pero hai que ter en conta que o mesmo é a proba do transmisor e que os diferentes probadores teñen diferentes preocupacións.Tomando como exemplo as estacións base WCDMA, os operadores deben prestar atención aos indicadores da súa banda de frecuencias de traballo (2110~2170MHz), como a calidade do sinal, a potencia na canle, a potencia da canle adxacente, etc. Baixo esta premisa, os fabricantes instalarán en o extremo de saída da estación base Un acoplador direccional de banda estreita (como 2110~2170MHz) para supervisar as condicións de traballo dentro da banda do transmisor e envialo ao centro de control en calquera momento.
Se é o regulador do espectro de radiofrecuencia, a estación de monitorización de radio para probar os indicadores da estación base suave, o seu foco é totalmente diferente.Segundo os requisitos de especificación de xestión de radio, o rango de frecuencias de proba esténdese a 9 kHz ~ 12,75 GHz e a estación base probada é tan ampla.Canta radiación espúrea se xerará na banda de frecuencia e interferirá co funcionamento normal doutras estacións base?Unha preocupación das estacións de vixilancia de radio.Neste momento, é necesario un acoplador direccional co mesmo ancho de banda para a mostraxe do sinal, pero parece que non existe un acoplador direccional que poida cubrir 9 kHz ~ 12,75 GHz.Sabemos que a lonxitude do brazo de acoplamento dun acoplador direccional está relacionada coa súa frecuencia central.O ancho de banda dun acoplador direccional de banda ultraancha pode acadar bandas de 5-6 oitavas, como 0,5-18 GHz, pero a banda de frecuencia inferior a 500 MHz non se pode cubrir.
4, medición de potencia en liña
Na tecnoloxía de medición de potencia de tipo pasante, o acoplador direccional é un dispositivo moi crítico.A seguinte figura mostra o diagrama esquemático dun sistema de medición de alta potencia de paso típico.A potencia directa do amplificador en proba é mostrada polo extremo de acoplamento directo (terminal 3) do acoplador direccional e envíase ao medidor de potencia.A potencia reflectida é mostrada polo terminal de acoplamento inverso (terminal 4) e envíase ao medidor de potencia.
Utilízase un acoplador direccional para a medición de alta potencia.
Teña en conta: ademais de recibir a potencia reflectida da carga, o terminal de acoplamento inverso (terminal 4) tamén recibe enerxía de fuga desde a dirección cara adiante (terminal 1), que é causada pola directividade do acoplador direccional.A enerxía reflectida é o que o probador espera medir, e a potencia de fuga é a principal fonte de erros na medida da potencia reflectida.A potencia reflectida e a potencia de fuga superponse no extremo de acoplamento inverso (4 extremos) e despois envíanse ao medidor de potencia.Dado que os camiños de transmisión dos dous sinais son diferentes, é unha superposición vectorial.Se a entrada de enerxía de fuga ao medidor de potencia se pode comparar coa potencia reflectida, producirase un erro de medición significativo.
Por suposto, a potencia reflectida da carga (extremo 2) tamén se filtrará ao extremo de acoplamento dianteiro (extremo 1, non mostrado na figura anterior).Aínda así, a súa magnitude é mínima en comparación coa potencia cara adiante, que mide a forza cara adiante.O erro resultante pódese ignorar.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd, situada no "Silicon Valley" de China - Beijing Zhongguancun, é unha empresa de alta tecnoloxía dedicada a servir a institucións de investigación nacionais e estranxeiras, institutos de investigación, universidades e persoal de investigación científica empresarial.A nosa empresa dedícase principalmente á investigación e desenvolvemento independente, deseño, fabricación, venda de produtos optoelectrónicos e ofrece solucións innovadoras e servizos profesionais e personalizados para investigadores científicos e enxeñeiros industriais.Despois de anos de innovación independente, formou unha serie rica e perfecta de produtos fotoeléctricos, que son amplamente utilizados en industrias municipais, militares, transportes, enerxía eléctrica, finanzas, educación, medicina e outras industrias.
Estamos ansiosos por colaborar contigo!
Hora de publicación: 20-Abr-2023