Gli accoppiatori direzionali sono componenti di onda a microonde/millimetro standard nella misurazione del microonde e in altri sistemi a microonde. Possono essere utilizzati per l'isolamento del segnale, la separazione e la miscelazione, come il monitoraggio della potenza, la stabilizzazione della potenza dell'uscita della sorgente, l'isolamento della sorgente del segnale, il test di spazzata della frequenza di trasmissione e della riflessione, ecc. È un divisore di potenza a microonde direzionale, ed è un componente indispensabile nei moderni riflettori della frequenza spazzata. Di solito, ci sono diversi tipi, come guida d'onda, linea coassiale, stripline e microstrip.
La Figura 1 è un diagramma schematico della struttura. Include principalmente due parti, la linea principale e la linea ausiliaria, che è accoppiata tra loro attraverso varie forme di piccoli fori, fessure e lacune. Pertanto, parte dell'ingresso di potenza dal "1" sull'estremità principale sarà accoppiata alla linea secondaria. A causa dell'interferenza o della sovrapposizione delle onde, la potenza verrà trasmessa solo lungo la direzione della linea secondaria (chiamata "Forward") e l'altro non vi è quasi alcuna trasmissione di potenza in un ordine (chiamato "Reverse")
La Figura 2 è un accoppiatore incrociato, una delle porte nell'accoppiatore è collegata a un carico di abbinamento integrato.
Applicazione dell'accoppiatore direzionale
1, per il sistema di sintesi di potenza
Un accoppiatore direzionale 3DB (comunemente noto come ponte 3DB) viene solitamente utilizzato in un sistema di sintesi di frequenza multi-porta, come mostrato nella figura seguente. Questo tipo di circuito è comune nei sistemi distribuiti interni. Dopo che i segnali F1 e F2 da due amplificatori di potenza passano attraverso un accoppiatore direzionale 3DB, l'uscita di ciascun canale contiene due componenti di frequenza F1 e F2 e 3DB riduce l'ampiezza di ciascun componente di frequenza. Se uno dei terminali di uscita è collegato a un carico assorbente, l'altro uscita può essere utilizzato come fonte di alimentazione del sistema di misurazione intermodulamento passivo. Se è necessario migliorare ulteriormente l'isolamento, è possibile aggiungere alcuni componenti come filtri e isolatori. L'isolamento di un ponte 3DB ben progettato può essere superiore a 33 dB.
L'accoppiatore direzionale viene utilizzato nel sistema di combinazione di energia uno.
L'area del canalone direzionale come un'altra applicazione della combinazione di potenza è mostrata nella figura (a) di seguito. In questo circuito, la direttività dell'accoppiatore direzionale è stata applicata abilmente. Supponendo che i gradi di accoppiamento dei due accoppiatori siano entrambi 10 dB e la direttività sia entrambi 25 dB, l'isolamento tra le estremità F1 e F2 è 45dB. Se gli ingressi di F1 e F2 sono entrambi 0dBm, l'uscita combinata è entrambi -10dbm. Rispetto all'accoppiatore Wilkinson nella figura (b) di seguito (il suo valore di isolamento tipico è 20 dB), lo stesso segnale di ingresso di ODBM, dopo la sintesi, c'è -3dbm (senza considerare la perdita di inserimento). Rispetto alla condizione inter-campione, aumentiamo il segnale di ingresso nella figura (a) di 7db in modo che la sua uscita sia coerente con la figura (b). In questo momento, l'isolamento tra F1 e F2 nella figura (a) "diminuisce" "è 38 dB. Il risultato del confronto finale è che il metodo di sintesi di potenza dell'accoppiatore direzionale è 18 dB più alto rispetto all'accoppiatore Wilkinson. Questo schema è adatto alla misurazione dell'intermodulazione di dieci amplificatori.
Un accoppiatore direzionale viene utilizzato nel sistema di combinazione di potenza 2
2, utilizzato per la misurazione anti-interferenza del ricevitore o la misurazione spuria
Nel sistema di test e misurazione RF, si può spesso vedere il circuito mostrato nella figura seguente. Supponiamo che DUT (dispositivo o apparecchiatura in prova) sia un ricevitore. In tal caso, un segnale di interferenza del canale adiacente può essere iniettato nel ricevitore attraverso l'estremità di accoppiamento dell'accoppiatore direzionale. Quindi un tester integrato collegato ad essi attraverso l'accoppiatore direzionale può testare la resistenza del ricevitore: mille prestazioni di interferenza. Se il DUT è un telefono cellulare, il trasmettitore del telefono può essere attivato da un tester completo collegato all'estremità di accoppiamento dell'accoppiatore direzionale. Quindi un analizzatore di spettro può essere utilizzato per misurare l'output spurio del telefono della scena. Naturalmente, alcuni circuiti di filtro dovrebbero essere aggiunti prima dell'analizzatore dello spettro. Poiché questo esempio discute solo l'applicazione di accoppiatori direzionali, il circuito del filtro viene omesso.
L'accoppiatore direzionale viene utilizzato per la misurazione anti-interferenza del ricevitore o l'altezza spuria del telefono cellulare.
In questo circuito di test, la direttività dell'accoppiatore direzionale è molto importante. L'analizzatore di spettro collegato all'estremità a metà vuole solo ricevere il segnale dal DUT e non vuole ricevere la password dalla fine dell'accoppiamento.
3, per il campionamento e il monitoraggio del segnale
La misurazione e il monitoraggio online del trasmettitore possono essere una delle applicazioni più utilizzate degli accoppiatori direzionali. La figura seguente è un'applicazione tipica di accoppiatori direzionali per la misurazione della stazione di base cellulare. Supponiamo che la potenza di uscita del trasmettitore sia 43dbm (20 W), l'accoppiamento dell'accoppiatore direzionale. La capacità è di 30 dB, la perdita di inserimento (perdita di perdita di linea più perdita di accoppiamento) è 0,15 dB. L'estremità di accoppiamento ha un segnale da 13 dbm (20 MW) inviato al tester della stazione base, l'uscita diretta dell'accoppiatore direzionale è di 42,85 dbm (19,3 W) e la perdita è la potenza sul lato isolato viene assorbita da un carico.
L'accoppiatore direzionale viene utilizzato per la misurazione della stazione base.
Quasi tutti i trasmettitori utilizzano questo metodo per il campionamento e il monitoraggio online, e forse solo questo metodo può garantire il test delle prestazioni del trasmettitore in condizioni di lavoro normali. Ma va notato che lo stesso è il test del trasmettitore e diversi tester hanno preoccupazioni diverse. Prendendo le stazioni di base WCDMA come esempio, gli operatori devono prestare attenzione agli indicatori nella loro banda di frequenza di lavoro (2110 ~ 2170MHz), come qualità del segnale, potenza in canale, potenza adiacente del canale, ecc. Ai sensi di questa premessa, i produttori si installeranno alla fine della stazione della base a una banda di controllo (come 2110 ~ 2170MHz) in qualsiasi momento.
Se è il regolatore dello spettro in radiofrequenza, la stazione di monitoraggio radio per testare gli indicatori della stazione di base morbida, il suo focus è completamente diverso. Secondo i requisiti delle specifiche di gestione radio, l'intervallo di frequenza di test è esteso a 9kHz ~ 12,75 GHz e la stazione base testata è così ampia. Quanta radiazione spuria verrà generata nella banda di frequenza e interferisce con il normale funzionamento di altre stazioni base? Una preoccupazione per le stazioni di monitoraggio radio. Al momento, è necessario un accoppiatore direzionale con la stessa larghezza di banda per il campionamento del segnale, ma un accoppiatore direzionale in grado di coprire 9kHz ~ 12,75 GHz non sembra esistere. Sappiamo che la lunghezza del braccio di accoppiamento di un accoppiatore direzionale è correlata alla sua frequenza centrale. La larghezza di banda di un accoppiatore direzionale a banda ultra-larga può ottenere 5-6 bande di ottava, come 0,5-18 GHz, ma la banda di frequenza inferiore a 500 MHz non può essere coperta.
4, misurazione di potenza online
Nella tecnologia di misurazione della potenza di tipo attraverso, l'accoppiatore direzionale è un dispositivo molto critico. La figura seguente mostra il diagramma schematico di un tipico sistema di misurazione ad alta potenza pass-through. La potenza in avanti dall'amplificatore in test è campionata dall'estremità di accoppiamento in avanti (terminale 3) dell'accoppiatore direzionale e inviata al misuratore di potenza. La potenza riflessa viene campionata dal terminale di accoppiamento inverso (terminale 4) e inviata al misuratore di potenza.
Un accoppiatore direzionale viene utilizzato per una misurazione ad alta potenza.
Nota: oltre a ricevere la potenza riflessa dal carico, il terminale di accoppiamento inverso (terminale 4) riceve anche la potenza di perdita dalla direzione in avanti (terminale 1), causato dalla direttività dell'accoppiatore direzionale. L'energia riflessa è ciò che il tester spera di misurare e la potenza di perdita è la fonte primaria di errori nella misurazione della potenza riflessa. La potenza riflessa e la potenza di dispersione sono sovrapposte all'estremità di accoppiamento inverso (4 estremità) e quindi inviate al misuratore di potenza. Poiché i percorsi di trasmissione dei due segnali sono diversi, è una sovrapposizione vettoriale. Se l'ingresso di potenza di perdita al misuratore di potenza può essere confrontato con la potenza riflessa, produrrà un errore di misurazione significativo.
Naturalmente, la potenza riflessa dal carico (fine 2) perde anche all'estremità di accoppiamento in avanti (fine 1, non mostrata nella figura sopra). Tuttavia, la sua grandezza è minima rispetto alla potenza in avanti, che misura la resistenza in avanti. L'errore risultante può essere ignorato.
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Tempo post: aprile-20-2023