Riktkopplare är standardkomponenter för mikrovågs-/millimetervåg i mikrovågsmätning och andra mikrovågssystem. De kan användas för signalisolering, separation och blandning, såsom effektövervakning, stabilisering av utgångseffekt från källa, isolering av signalkälla, sveptest av transmissions- och reflektionsfrekvenser etc. Det är en riktad mikrovågseffektdelare och en oumbärlig komponent i moderna svepfrekvensreflektometrar. Vanligtvis finns det flera typer, såsom vågledare, koaxialledning, stripledning och mikrostrip.
Figur 1 är ett schematiskt diagram över strukturen. Den består huvudsakligen av två delar, huvudledningen och hjälpledningen, som är kopplade till varandra genom olika former av små hål, springor och mellanrum. Därför kommer en del av effektingången från "1"-polen på huvudledningen att kopplas till sekundärledningen. På grund av störningar eller superpositionering av vågor kommer effekten endast att överföras längs sekundärledningen - i en riktning (kallas "framåt") och i den andra riktningen (kallas "bakåt"). Det sker nästan ingen effektöverföring i en riktning (kallas "bakåt").
Figur 2 är en tvärriktad kopplare, en av portarna i kopplaren är ansluten till en inbyggd matchningslast.
Tillämpning av riktningskopplare
1, för kraftsyntessystem
En 3dB-riktningskopplare (allmänt känd som en 3dB-brygga) används vanligtvis i ett flerbärvågsfrekvenssyntessystem, som visas i figuren nedan. Denna typ av krets är vanlig i inomhusdistribuerade system. Efter att signalerna f1 och f2 från två effektförstärkare passerat genom en 3dB-riktningskopplare innehåller utgången från varje kanal två frekvenskomponenter f1 och f2, och 3dB minskar amplituden för varje frekvenskomponent. Om en av utgångsterminalerna är ansluten till en absorberande last kan den andra utgången användas som strömkälla för det passiva intermodulationsmätningssystemet. Om du behöver förbättra isoleringen ytterligare kan du lägga till några komponenter som filter och isolatorer. Isoleringen för en väl utformad 3dB-brygga kan vara mer än 33 dB.
Riktningskopplaren används i kraftkombineringssystem ett.
Det riktningsbaserade avloppsområdet som ytterligare en tillämpning av effektkombinering visas i figur (a) nedan. I denna krets har riktningskopplingens riktningsverkan smart tillämpats. Om man antar att kopplingsgraderna för de två kopplarna båda är 10 dB och riktningsverkan båda är 25 dB, är isoleringen mellan f1- och f2-ändarna 45 dB. Om ingångarna för f1 och f2 båda är 0 dBm, är den kombinerade utgången båda -10 dBm. Jämfört med Wilkinson-kopplaren i figur (b) nedan (dess typiska isoleringsvärde är 20 dB), samma insignal på OdBm, efter syntes, är det -3 dBm (utan hänsyn till inkopplingsförlusten). Jämfört med inter-sample-tillståndet ökar vi insignalen i figur (a) med 7 dB så att dess utgång är förenlig med figur (b). Vid denna tidpunkt "minskar" isoleringen mellan f1 och f2 i figur (a) till 38 dB. Det slutliga jämförelseresultatet är att riktningskopplarens effektsyntesmetod är 18 dB högre än Wilkinson-kopplarens. Detta schema är lämpligt för intermodulationsmätning av tio förstärkare.
En riktningskopplare används i kraftkombineringssystem 2
2, används för mottagarens anti-interferensmätning eller falsk mätning
I RF-test- och mätsystem kan kretsen som visas i figuren nedan ofta ses. Anta att DUT:n (enhet eller utrustning under test) är en mottagare. I så fall kan en störningssignal från en intilliggande kanal injiceras i mottagaren genom kopplingsänden på riktningskopplaren. Sedan kan en integrerad testare ansluten till dem via riktningskopplaren testa mottagarens resistans – störningsprestanda i tusental. Om DUT:n är en mobiltelefon kan telefonens sändare slås på av en omfattande testare ansluten till kopplingsänden på riktningskopplaren. Sedan kan en spektrumanalysator användas för att mäta den falska utgången från scentelefonen. Naturligtvis bör vissa filterkretsar läggas till före spektrumanalysatorn. Eftersom detta exempel endast diskuterar tillämpningen av riktningskopplare utelämnas filterkretsen.
Riktningskopplaren används för störningsmätning av mottagaren eller mobiltelefonens falska höjd.
I den här testkretsen är riktningskopplarens riktningsförmåga mycket viktig. Spektrumanalysatorn som är ansluten till genomgångsänden vill bara ta emot signalen från DUT:n och vill inte ta emot lösenordet från kopplingsänden.
3, för signalprovtagning och övervakning
Online-mätning och övervakning av sändare kan vara en av de mest använda tillämpningarna av riktningskopplare. Följande figur visar en typisk tillämpning av riktningskopplare för mätning av mobilbasstationer. Antag att sändarens uteffekt är 43 dBm (20 W), riktningskopplarens kopplingseffekt... Kapaciteten är 30 dB, inkopplingsförlusten (linjeförlust plus kopplingsförlust) är 0,15 dB. Kopplingsänden har en signal på 13 dBm (20 mW) som skickas till basstationstestaren, riktningskopplarens direkta utsignal är 42,85 dBm (19,3 W) och läckaget är... Effekten på den isolerade sidan absorberas av en last.
Riktningskopplaren används för basstationsmätning.
Nästan alla sändare använder denna metod för online-sampling och övervakning, och kanske bara denna metod kan garantera sändarens prestandatest under normala arbetsförhållanden. Men det bör noteras att detsamma gäller för sändartestet, och olika testare har olika behov. Med WCDMA-basstationer som exempel måste operatörerna vara uppmärksamma på indikatorerna i sitt arbetsfrekvensband (2110~2170 MHz), såsom signalkvalitet, effekt i kanalen, effekt i angränsande kanaler etc. Under denna förutsättning kommer tillverkare att installera en smalbandig (t.ex. 2110~2170 MHz) riktningskopplare vid basstationens utgångsände för att övervaka sändarens arbetsförhållanden i bandet och skicka den till kontrollcentret när som helst.
Om det är regulatorn av radiofrekvensspektrumet – radioövervakningsstationen – som ska testa de mjuka basstationsindikatorerna, är dess fokus helt annorlunda. Enligt kraven för radiohanteringsspecifikationen utökas testfrekvensområdet till 9kHz~12,75 GHz, och den testade basstationen är så bred. Hur mycket falsk strålning kommer att genereras i frekvensbandet och störa den vanliga driften av andra basstationer? En oro för radioövervakningsstationer. För närvarande krävs en riktningskopplare med samma bandbredd för signalsampling, men en riktningskopplare som kan täcka 9kHz~12,75 GHz verkar inte existera. Vi vet att längden på kopplingsarmen på en riktningskopplare är relaterad till dess mittfrekvens. Bandbredden för en ultrabredbandig riktningskopplare kan uppnå 5-6 oktavband, såsom 0,5-18 GHz, men frekvensbandet under 500 MHz kan inte täckas.
4, online-effektmätning
I den genomgående effektmätningstekniken är riktningskopplaren en mycket viktig anordning. Följande figur visar ett schematiskt diagram över ett typiskt genomgående högeffektmätningssystem. Frameffekten från förstärkaren som testas samplas av den framåtkopplade änden (terminal 3) på riktningskopplaren och skickas till effektmätaren. Den reflekterade effekten samplas av den bakåtkopplade terminalen (terminal 4) och skickas till effektmätaren.
En riktningskopplare används för mätning av hög effekt.
Observera: Förutom att ta emot den reflekterade effekten från lasten tar backkopplingsterminalen (terminal 4) emot läckeffekt från framåtriktningen (terminal 1), vilket orsakas av riktningskopplarens riktning. Den reflekterade energin är vad testaren hoppas kunna mäta, och läckeffekten är den primära källan till fel i den reflekterade effektmätningen. Den reflekterade effekten och läckeffekten läggs över den backkopplingsänden (4 ändar) och skickas sedan till effektmätaren. Eftersom överföringsvägarna för de två signalerna är olika är det en vektorsuperposition. Om läckeffektingången till effektmätaren kan jämföras med den reflekterade effekten kommer det att ge ett betydande mätfel.
Naturligtvis kommer den reflekterade effekten från lasten (ände 2) också att läcka till den främre kopplingsänden (ände 1, visas inte i figuren ovan). Ändå är dess storlek minimal jämfört med den framåtriktade effekten, som mäter framåtriktad styrka. Det resulterande felet kan ignoreras.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., beläget i Kinas "Silicon Valley" – Beijing Zhongguancun, är ett högteknologiskt företag som är dedikerat till att betjäna inhemska och utländska forskningsinstitut, universitet och vetenskaplig personal inom företagsforskning. Vårt företag är huvudsakligen verksamt inom oberoende forskning och utveckling, design, tillverkning och försäljning av optoelektroniska produkter och erbjuder innovativa lösningar och professionella, personliga tjänster för forskare och industriingenjörer. Efter år av oberoende innovation har företaget bildat en rik och perfekt serie av fotoelektriska produkter, som används i stor utsträckning inom kommunal, militär, transport, elkraft, finans, utbildning, medicin och andra industrier.
Vi ser fram emot samarbetet med dig!
Publiceringstid: 20 april 2023