Los acopladores direccionales son componentes estándar de la onda de microondas/milímetro en la medición de microondas y otros sistemas de microondas. Se pueden utilizar para el aislamiento de la señal, la separación y la mezcla, como el monitoreo de potencia, la estabilización de potencia de salida de la fuente, el aislamiento de la fuente de señal, la prueba de barrido de frecuencia de transmisión y reflexión, etc. Es un divisor de potencia de microondas direccional, y es un componente indispensable en reflejos modernos de frecuencia barrida. Por lo general, hay varios tipos, como guía de onda, línea coaxial, línea de stripte y microstrip.
La Figura 1 es un diagrama esquemático de la estructura. Incluye principalmente dos partes, la línea principal y la línea auxiliar, que se combina entre sí a través de diversas formas de pequeños agujeros, hendiduras y huecos. Por lo tanto, parte de la entrada de potencia del "1" en el extremo principal se acoplará a la línea secundaria. Debido a la interferencia o superposición de las ondas, la potencia solo se transmitirá a lo largo de la dirección de línea secundaria (llamada "adelante"), y la otra casi no hay transmisión de potencia en un orden (llamado "reverso")
La Figura 2 es un acoplador cruzado direccional, uno de los puertos en el acoplador está conectado a una carga coincidente incorporada.
Aplicación de acoplador direccional
1, para el sistema de síntesis de potencia
Un acoplador direccional 3DB (comúnmente conocido como un puente 3DB) generalmente se usa en un sistema de síntesis de frecuencia de varios portadores, como se muestra en la figura a continuación. Este tipo de circuito es común en los sistemas distribuidos interiores. Después de que las señales F1 y F2 de dos amplificadores de potencia pasan a través de un acoplador direccional de 3DB, la salida de cada canal contiene dos componentes de frecuencia F1 y F2, y 3DB reduce la amplitud de cada componente de frecuencia. Si uno de los terminales de salida está conectado a una carga absorbente, la otra salida se puede usar como fuente de alimentación del sistema de medición de intermodulación pasiva. Si necesita mejorar aún más el aislamiento, puede agregar algunos componentes, como filtros y aisladores. El aislamiento de un puente 3DB bien diseñado puede ser más de 33dB.
El acoplador direccional se usa en el sistema de combinación de potencia uno.
El área direccional de la barranca como otra aplicación de combinación de potencia se muestra en la figura (a) a continuación. En este circuito, la directividad del acoplador direccional se ha aplicado inteligentemente. Suponiendo que los grados de acoplamiento de los dos acopladores son 10dB y la directividad es tanto de 25dB, el aislamiento entre los extremos F1 y F2 es de 45dB. Si las entradas de F1 y F2 son ambas 0dbm, la salida combinada es de -10dbm. En comparación con el acoplador de Wilkinson en la figura (b) a continuación (su valor de aislamiento típico es de 20dB), la misma señal de entrada de ODBM, después de la síntesis, hay -3dbm (sin considerar la pérdida de inserción). En comparación con la condición entre muestras, aumentamos la señal de entrada en la figura (a) en 7dB para que su salida sea consistente con la figura (b). En este momento, el aislamiento entre F1 y F2 en la figura (a) "disminuye" "es de 38 dB. El resultado de comparación final es que el método de síntesis de potencia del acoplador direccional es 18dB más alto que el acoplador Wilkinson. Este esquema es adecuado para la medición de la intermodulación de diez amplificadores.
Se utiliza un acoplador direccional en el sistema de combinación de potencia 2
2, utilizado para la medición anti-interferencia del receptor o medición espuria
En el sistema de prueba y medición de RF, el circuito que se muestra en la figura a continuación a menudo se puede ver. Supongamos que el DUT (dispositivo o equipo bajo prueba) es un receptor. En ese caso, se puede inyectar una señal de interferencia de canal adyacente en el receptor a través del extremo de acoplamiento del acoplador direccional. Luego, un probador integrado conectado a ellos a través del acoplador direccional puede probar la resistencia del receptor: mil rendimiento de interferencia. Si el DUT es un teléfono celular, el transmisor del teléfono puede ser encendido por un probador integral conectado al extremo de acoplamiento del acoplador direccional. Luego, se puede usar un analizador de espectro para medir la salida espuria del teléfono de la escena. Por supuesto, se deben agregar algunos circuitos de filtro antes del analizador de espectro. Dado que este ejemplo solo discute la aplicación de acopladores direccionales, se omite el circuito del filtro.
El acoplador direccional se usa para la medición anti-interferencia del receptor o la altura espuria del teléfono celular.
En este circuito de prueba, la directividad del acoplador direccional es muy importante. El analizador Spectrum conectado a la extremo hasta el final solo quiere recibir la señal del DUT y no quiere recibir la contraseña del extremo de acoplamiento.
3, para muestreo y monitoreo de señales
La medición y el monitoreo en línea del transmisor pueden ser una de las aplicaciones más utilizadas de acopladores direccionales. La siguiente figura es una aplicación típica de acopladores direccionales para la medición de la estación base celular. Supongamos que la potencia de salida del transmisor es de 43dbm (20W), el acoplamiento del acoplador direccional. La capacidad es de 30dB, la pérdida de inserción (pérdida de línea más la pérdida de acoplamiento) es de 0.15dB. El extremo de acoplamiento tiene una señal de 13dbm (20MW) enviada al probador de la estación base, la salida directa del acoplador direccional es de 42.85dbm (19.3W), y la fuga es la potencia en el lado aislado es absorbida por una carga.
El acoplador direccional se usa para la medición de la estación base.
Casi todos los transmisores usan este método para el muestreo y el monitoreo en línea, y tal vez solo este método puede garantizar la prueba de rendimiento del transmisor en condiciones de trabajo normales. Pero debe tenerse en cuenta que lo mismo es la prueba del transmisor, y diferentes probadores tienen diferentes preocupaciones. Tomando las estaciones base de WCDMA como ejemplo, los operadores deben prestar atención a los indicadores en su banda de frecuencia de trabajo (2110 ~ 2170MHz), como la calidad de la señal, la potencia en el canal, la potencia del canal adyacente, etc. Según esta premisa, los fabricantes instalarán al final de salida de la estación base una banda estrecha (como 2110 ~ 2170MHz) Directional Directal para monitorear el transmisor en el final de la condición de trabajo en el tras-condición de la base.
Si es el regulador del espectro de radiofrecuencia: la estación de monitoreo de radio para probar los indicadores de la estación base blanda, su enfoque es completamente diferente. De acuerdo con los requisitos de especificación de gestión de radio, el rango de frecuencia de prueba se extiende a 9kHz ~ 12.75 GHz, y la estación base probada es tan amplia. ¿Cuánta radiación espuria se generará en la banda de frecuencia e interferirá con la operación regular de otras estaciones base? Una preocupación por las estaciones de monitoreo de radio. En este momento, se requiere un acoplador direccional con el mismo ancho de banda para el muestreo de señales, pero un acoplador direccional que puede cubrir 9 kHz ~ 12.75GHz no parece existir. Sabemos que la longitud del brazo de acoplamiento de un acoplador direccional está relacionada con su frecuencia central. El ancho de banda de un acoplador direccional de banda ultra ancha puede lograr bandas de octava de 5-6, como 0.5-18 GHz, pero la banda de frecuencia por debajo de 500MHz no se puede cubrir.
4, Medición de energía en línea
En la tecnología de medición de potencia de tipo a través, el acoplador direccional es un dispositivo muy crítico. La siguiente figura muestra el diagrama esquemático de un sistema de medición de alta potencia típico. La potencia hacia adelante del amplificador en la prueba se muestra mediante el extremo de acoplamiento hacia adelante (Terminal 3) del acoplador direccional y se envía al medidor de potencia. La potencia reflejada se muestrea mediante el terminal de acoplamiento inverso (terminal 4) y se envía al medidor de potencia.
Se utiliza un acoplador direccional para la medición de alta potencia.
Tenga en cuenta: además de recibir la potencia reflejada de la carga, el terminal de acoplamiento inverso (Terminal 4) también recibe potencia de fuga de la dirección hacia adelante (Terminal 1), que es causada por la directividad del acoplador direccional. La energía reflejada es lo que el probador espera medir, y la potencia de fuga es la fuente principal de errores en la medición de potencia reflejada. La potencia reflejada y la potencia de fuga se superponen en el extremo de acoplamiento inverso (4 extremos) y luego se envían al medidor de potencia. Dado que las rutas de transmisión de las dos señales son diferentes, es una superposición vectorial. Si la entrada de potencia de fuga con el medidor de potencia se puede comparar con la potencia reflejada, producirá un error de medición significativo.
Por supuesto, la potencia reflejada de la carga (final 2) también se filtrará al extremo de acoplamiento hacia adelante (final 1, no se muestra en la figura anterior). Aún así, su magnitud es mínima en comparación con la potencia hacia adelante, que mide la fuerza hacia adelante. El error resultante se puede ignorar.
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Tiempo de publicación: abril-20-2023