Os acopladores direcionais são componentes padrão de ondas de microondas/milímetro na medição de microondas e em outros sistemas de microondas. Eles podem ser usados para isolamento, separação e mistura de sinal, como monitoramento de energia, estabilização da potência de saída de fonte, isolamento da fonte de sinal, teste de varredura de transmissão e frequência de reflexão, etc. É um divisor direcional de energia de microondas e é um componente indispensável nos refletêmiadores modernos de freequência. Geralmente, existem vários tipos, como guia de ondas, linha coaxial, tira e microfita.
A Figura 1 é um diagrama esquemático da estrutura. Inclui principalmente duas partes, a linha principal e a linha auxiliar, que é acoplada entre si através de várias formas de pequenos orifícios, fendas e lacunas. Portanto, parte da entrada de energia da “1 ″ na linha principal será acoplada à linha secundária. Devido à interferência ou superposição das ondas, o poder só será transmitido ao longo da direção da linha-one secundária (chamada "para a frente"), e o outro quase não há transmissão de energia em uma ordem (chamada "reversa")
A Figura 2 é um acoplador cruzado, uma das portas no acoplador é conectada a uma carga correspondente embutida.
Aplicação de acoplador direcional
1, para sistema de síntese de energia
Um acoplador direcional 3DB (comumente conhecido como uma ponte 3DB) é geralmente usado em um sistema de síntese de frequência multi-transportadora, como mostrado na figura abaixo. Esse tipo de circuito é comum em sistemas distribuídos internos. Após os sinais F1 e F2 de dois amplificadores de potência passam por um acoplador direcional 3DB, a saída de cada canal contém dois componentes de frequência F1 e F2 e o 3DB reduz a amplitude de cada componente de frequência. Se um dos terminais de saída estiver conectado a uma carga absorvente, a outra saída poderá ser usada como fonte de energia do sistema de medição de intermodulação passiva. Se você precisar melhorar ainda mais o isolamento, poderá adicionar alguns componentes, como filtros e isoladores. O isolamento de uma ponte 3DB bem projetada pode ser superior a 33dB.
O acoplador direcional é usado no sistema de combinação de energia um.
A área direcional do barranco como outra aplicação de combinação de energia é mostrada na Figura (a) abaixo. Neste circuito, a diretividade do acoplador direcional foi aplicada de maneira inteligente. Supondo que os graus de acoplamento dos dois acopladores sejam de 10dB e a diretividade seja de 25dB, o isolamento entre as extremidades F1 e F2 é de 45dB. Se as entradas de F1 e F2 forem 0dbm, a saída combinada será de -10dbm. Comparado com o acoplador Wilkinson na Figura (B) abaixo (seu valor típico de isolamento é 20dB), o mesmo sinal de entrada de ODBM, após a síntese, há -3dbm (sem considerar a perda de inserção). Comparado à condição entre amostras, aumentamos o sinal de entrada na Figura (a) por 7dB, para que sua saída seja consistente com a Figura (B). Neste momento, o isolamento entre F1 e F2 na Figura (a) “diminui” “é de 38 dB. O resultado da comparação final é que o método de síntese de potência do acoplador direcional é 18dB maior que o acoplador Wilkinson. Esse esquema é adequado para a medição da intermodulação de dez amplificadores.
Um acoplador direcional é usado no sistema de combinação de energia 2
2, usado para medição anti-interferência do receptor ou medição espúria
No sistema de teste e medição de RF, o circuito mostrado na figura abaixo pode ser visto com frequência. Suponha que o DUT (dispositivo ou equipamento em teste) seja um receptor. Nesse caso, um sinal de interferência de canal adjacente pode ser injetado no receptor através da extremidade do acoplamento do acoplador direcional. Em seguida, um testador integrado conectado a eles através do acoplador direcional pode testar a resistência do receptor - mil desempenho de interferência. Se o DUT for um telefone celular, o transmissor do telefone poderá ser ativado por um testador abrangente conectado à extremidade do acoplamento do acoplador direcional. Em seguida, um analisador de espectro pode ser usado para medir a saída espúria do telefone da cena. Obviamente, alguns circuitos de filtro devem ser adicionados antes do analisador de espectro. Como este exemplo discute apenas a aplicação de acopladores direcionais, o circuito de filtro é omitido.
O acoplador direcional é usado para medição anti-interferência do receptor ou altura espúria do telefone celular.
Neste circuito de teste, a diretividade do acoplador direcional é muito importante. O analisador de espectro conectado à extremidade passada deseja receber o sinal do DUT e não deseja receber a senha do final do acoplamento.
3, para amostragem e monitoramento de sinal
A medição e monitoramento do transmissor on -line podem ser uma das aplicações mais usadas de acopladores direcionais. A figura a seguir é uma aplicação típica de acopladores direcionais para medição da estação base celular. Suponha que a potência de saída do transmissor seja de 43dbm (20W), o acoplamento do acoplador direcional. A capacidade é de 30dB, a perda de inserção (perda de linha mais perda de acoplamento) é de 0,15dB. A extremidade do acoplamento possui sinal de 13dBM (20MW) enviado ao testador da estação base, a saída direta do acoplador direcional é de 42,85dbm (19,3W) e o vazamento é a energia no lado isolado é absorvido por uma carga.
O acoplador direcional é usado para medição da estação base.
Quase todos os transmissores usam esse método para amostragem e monitoramento on -line, e talvez apenas esse método possa garantir o teste de desempenho do transmissor em condições normais de trabalho. Mas deve -se notar que o mesmo é o teste do transmissor, e diferentes testadores têm preocupações diferentes. Tomando as estações de base do WCDMA como exemplo, os operadores devem prestar atenção aos indicadores em sua faixa de frequência de trabalho (2110 ~ 2170MHz), como qualidade de sinal, energia no canal, energia de canal adjacente, etc. Nessa premissa, os fabricantes e a base de saída da estação de base para a estação de base para a banda estreita (2110 ~ 2170mz)) instalará a saída da estação de base para a banda estreita (2110 ~ 2170mz)) tempo.
Se for o regulador do espectro de radiofrequência-a estação de monitoramento de rádio para testar os indicadores da estação base suave, seu foco é totalmente diferente. De acordo com os requisitos de especificação de gerenciamento de rádio, a faixa de frequência de teste é estendida a 9kHz ~ 12,75 GHz e a estação base testada é tão ampla. Quanta radiação espúria será gerada na faixa de frequência e interferirá na operação regular de outras estações base? Uma preocupação das estações de monitoramento de rádio. Neste momento, um acoplador direcional com a mesma largura de banda é necessário para a amostragem de sinal, mas um acoplador direcional que pode cobrir 9kHz ~ 12,75 GHz não parece existir. Sabemos que o comprimento do braço de acoplamento de um acoplador direcional está relacionado à sua frequência central. A largura de banda de um acoplador direcional de banda ultra larga pode atingir 5-6 bandas de oitava, como 0,5-18 GHz, mas a faixa de frequência abaixo de 500 MHz não pode ser coberta.
4, medição de energia online
Na tecnologia de medição de energia do tipo através do tipo, o acoplador direcional é um dispositivo muito crítico. A figura a seguir mostra o diagrama esquemático de um sistema típico de medição de alta potência. A potência direta do amplificador em teste é amostrada pela extremidade do acoplamento direto (terminal 3) do acoplador direcional e enviado ao medidor de energia. A potência refletida é amostrada pelo terminal de acoplamento reverso (terminal 4) e enviada ao medidor de energia.
Um acoplador direcional é usado para medição de alta potência.
Observação: Além de receber a energia refletida da carga, o terminal de acoplamento reverso (Terminal 4) também recebe energia de vazamento da direção direta (Terminal 1), causada pela diretividade do acoplador direcional. A energia refletida é o que o testador espera medir, e a potência de vazamento é a principal fonte de erros na medição de potência refletida. A potência refletida e a potência de vazamento são sobrepostas à extremidade do acoplamento reverso (4 extremidades) e depois enviadas para o medidor de energia. Como os caminhos de transmissão dos dois sinais são diferentes, é uma superposição vetorial. Se a entrada de potência de vazamento no medidor de energia puder ser comparada com a potência refletida, ele produzirá um erro de medição significativo.
Obviamente, a potência refletida da carga (extremidade 2) também vazará para a extremidade do acoplamento direto (extremidade 1, não mostrada na figura acima). Ainda assim, sua magnitude é mínima em comparação com a potência direta, que mede a força para a frente. O erro resultante pode ser ignorado.
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Hora de postagem: 20 de abril-2023