Az irányított csatolók szabványos mikrohullámú/milliméteres hullámú alkatrészek a mikrohullámú mérésben és más mikrohullámú rendszerekben. Használhatók jelszigetelésre, szétválasztásra és keverésre, például teljesítményfigyelésre, forrás kimeneti teljesítmény stabilizálására, jelforrás-szigetelésre, átviteli és reflexiós frekvencia söprésvizsgálatra stb. Ez egy irányított mikrohullámú teljesítményelosztó, és nélkülözhetetlen alkatrész a modern söpréses frekvenciájú reflektométerekben. Általában többféle típus létezik, például hullámvezető, koaxiális vonal, szalagvezeték és mikroszalag.
Az 1. ábra a szerkezet vázlatos rajza. Főként két részből áll, a fővezetékből és a segédvezetékből, amelyek különféle kis lyukakon, réseken és réseken keresztül vannak egymással összekapcsolva. Ezért a fővezeték végén lévő „1”-es pont teljesítményének egy része a másodlagos vezetékhez csatlakozik. Az interferencia vagy a hullámok szuperpozíciója miatt a teljesítmény csak a másodlagos vezetéken halad át – az egyik irányban (az úgynevezett „előre”), a másik irányban. Az egyik irányban (az úgynevezett „hátra”) szinte nincs teljesítményátvitel.
A 2. ábra egy keresztirányú csatoló, a csatoló egyik portja egy beépített illesztő terheléshez van csatlakoztatva.
Irányított csatoló alkalmazása
1, az energiaszintézis rendszerhez
A 3dB-es irányított csatolót (általában 3dB-es hídként ismert) általában többvivős frekvenciaszintézis rendszerekben használják, amint az az alábbi ábrán is látható. Ez a fajta áramkör gyakori a beltéri elosztott rendszerekben. Miután két teljesítményerősítőből származó f1 és f2 jelek áthaladnak egy 3dB-es irányított csatolón, minden csatorna kimenete két frekvenciakomponenst, f1 és f2-t tartalmaz, és a 3dB csökkenti az egyes frekvenciakomponensek amplitúdóját. Ha az egyik kimeneti csatlakozó egy elnyelő terheléshez van csatlakoztatva, a másik kimenet a passzív intermodulációs mérőrendszer áramforrásaként használható. Ha tovább kell javítani az izolációt, hozzáadhat néhány komponenst, például szűrőket és izolátorokat. Egy jól megtervezett 3dB-es híd izolációja meghaladhatja a 33dB-et.
Az iránykapcsolót az első teljesítményösszetevő-rendszerben használják.
Az irányított vízelvezető terület, mint a teljesítménykombinálás egy másik alkalmazása, az alábbi (a) ábrán látható. Ebben az áramkörben az irányított csatoló irányítottságát okosan alkalmazták. Feltételezve, hogy a két csatoló csatolási foka egyaránt 10 dB, és az irányítottság egyaránt 25 dB, az f1 és f2 végek közötti izoláció 45 dB. Ha az f1 és f2 bemenetei egyaránt 0 dBm, az összesített kimenet is -10 dBm. Az alábbi (b) ábrán látható Wilkinson csatolóval összehasonlítva (tipikus izolációs értéke 20 dB), ugyanazon 0 dBm bemeneti jel szintézis után -3 dBm (a beiktatási veszteség figyelembevétele nélkül). A mintavételezési feltételhez képest az (a) ábrán látható bemeneti jelet 7 dB-lel növeltük, hogy a kimenete megfeleljen a (b) ábrának. Ekkor az (a) ábrán látható f1 és f2 közötti izoláció 38 dB-lel „csökken”. A végeredmény az, hogy az iránycsatoló teljesítményszintézis-módszere 18 dB-lel magasabb, mint a Wilkinson-csatolóé. Ez a séma tíz erősítő intermodulációs mérésére alkalmas.
Irányított csatolót használnak a 2. teljesítménykombináló rendszerben
2, vevőegység interferencia-méréséhez vagy hamis méréshez használják
Az RF teszt- és mérőrendszerben gyakran látható az alábbi ábrán látható áramkör. Tegyük fel, hogy a vizsgált eszköz (DUT) egy vevő. Ebben az esetben egy szomszédos csatorna interferenciajelét lehet a vevőbe juttatni az iránycsatoló csatolóvégén keresztül. Ezután egy integrált teszter, amely az iránycsatolón keresztül csatlakozik hozzájuk, tesztelheti a vevő ellenállását – ezerszeres interferencia teljesítményét. Ha a vizsgált eszköz egy mobiltelefon, a telefon adóját egy átfogó teszterrel lehet bekapcsolni, amely az iránycsatoló csatolóvégéhez van csatlakoztatva. Ezután egy spektrumanalizátorral mérhető a helyszíni telefon zavaró kimenete. Természetesen néhány szűrőáramkört hozzá kell adni a spektrumanalizátor előtt. Mivel ez a példa csak az iránycsatolók alkalmazását tárgyalja, a szűrőáramkört elhagyjuk.
Az iránycsatolót a vevőegység vagy a mobiltelefon hamis magasságának interferenciamentes mérésére használják.
Ebben a tesztkörben az iránycsatoló irányítottsága nagyon fontos. Az átmenő véghez csatlakoztatott spektrumanalizátor csak a vizsgált eszközről érkező jelet akarja venni, a csatoló végről nem akarja megkapni a jelszót.
3, jelmintavételezéshez és monitorozáshoz
Az adó online mérése és monitorozása lehet az irányított csatolók egyik legszélesebb körben használt alkalmazása. A következő ábra az irányított csatolók egy tipikus alkalmazását mutatja be bázisállomások mérésére. Tegyük fel, hogy az adó kimeneti teljesítménye 43 dBm (20 W), az irányított csatoló csatolása. A kapacitás 30 dB, a beiktatási veszteség (vonali veszteség plusz csatolási veszteség) 0,15 dB. A csatolási oldalon 13 dBm (20 mW) jel jut a bázisállomás tesztelőjéhez, az irányított csatoló közvetlen kimenete 42,85 dBm (19,3 W), a szivárgás pedig . Az izolált oldalon lévő teljesítményt egy terhelés nyeli el.
Az iránycsatolót bázisállomás mérésére használják.
Szinte minden adó ezt a módszert használja online mintavételezéshez és monitorozáshoz, és talán csak ez a módszer garantálhatja az adó teljesítménytesztjét normál üzemi körülmények között. Meg kell azonban jegyezni, hogy ugyanez igaz az adó tesztjére is, és a különböző tesztelőknek eltérő aggályaik vannak. A WCDMA bázisállomások példájaként az üzemeltetőknek figyelniük kell a működési frekvenciasávjukon (2110~2170MHz) lévő mutatókra, például a jelminőségre, a csatornán belüli teljesítményre, a szomszédos csatornák teljesítményére stb. Ennek a feltételezésnek megfelelően a gyártók a bázisállomás kimeneti végén egy keskeny sávú (például 2110~2170MHz) iránycsatolót szerelnek fel az adó sávon belüli üzemi körülményeinek monitorozására, és bármikor elküldik azokat a vezérlőközpontnak.
Ha a rádiófrekvenciás spektrum szabályozójáról, a rádiófelügyeleti állomásról van szó, amely a lágy bázisállomások indikátorait teszteli, akkor a fókusza teljesen más. A rádiókezelési specifikációs követelmények szerint a tesztfrekvenciatartomány 9 kHz~12,75 GHz-re bővül, és a tesztelt bázisállomás ilyen széles. Mennyi zavaró sugárzás keletkezik a frekvenciasávban, és zavarja más bázisállomások normál működését? A rádiófelügyeleti állomások aggodalma. Jelenleg azonos sávszélességű iránycsatolóra van szükség a jelmintavételhez, de úgy tűnik, hogy nem létezik olyan iránycsatolóra, amely lefedi a 9 kHz~12,75 GHz-et. Tudjuk, hogy az iránycsatolók csatolókarjának hossza összefügg a középfrekvenciájával. Egy ultraszéles sávú iránycsatolók sávszélessége 5-6 oktáv sávokat érhet el, például 0,5-18 GHz-et, de az 500 MHz alatti frekvenciasávot nem tudja lefedni.
4, online teljesítménymérés
Az átmenő típusú teljesítménymérési technológiában az iránycsatoló egy nagyon kritikus eszköz. A következő ábra egy tipikus átmenő nagyteljesítményű mérőrendszer vázlatos rajzát mutatja. A vizsgált erősítő előremenő teljesítményét az iránycsatoló előremenő csatolási vége (3-as kivezetése) mintavételezi, és a teljesítménymérőhöz küldi. A visszavert teljesítményt a fordított csatolási csatlakozó (4-es kivezetés) mintavételezi, és a teljesítménymérőhöz küldi.
Nagy teljesítményméréshez iránycsatolót használnak.
Megjegyzés: A terhelésről visszavert teljesítmény vétele mellett a fordított csatoló terminál (4-es terminál) szivárgási teljesítményt is kap az előre irányuló irányból (1-es terminál), amelyet az irányított csatoló irányítottsága okoz. A visszavert energia az, amit a teszter meg kíván mérni, és a szivárgási teljesítmény a visszavert teljesítmény mérésének elsődleges hibaforrása. A visszavert teljesítmény és a szivárgási teljesítmény a fordított csatoló végén (4 vég) szuperponálódik, majd a teljesítménymérőhöz kerül. Mivel a két jel átviteli útja eltérő, ez egy vektor szuperpozíció. Ha a teljesítménymérőhöz bejövő szivárgási teljesítmény összehasonlítható a visszavert teljesítménnyel, az jelentős mérési hibát eredményez.
Természetesen a terhelésről (2. végpont) visszavert teljesítmény is átszivárog az előre csatolt végpontra (1. végpont, a fenti ábrán nem látható). Nagysága azonban minimális az előre csatolt teljesítményhez képest, amely az előre irányuló erősséget méri. Az ebből eredő hiba figyelmen kívül hagyható.
A kínai „Szilícium-völgyben” – Peking Zhongguancunban – található Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. egy high-tech vállalat, amely hazai és külföldi kutatóintézetek, kutatóintézetek, egyetemek és vállalati tudományos kutatók kiszolgálására specializálódott. Cégünk főként optoelektronikai termékek független kutatásával és fejlesztésével, tervezésével, gyártásával és értékesítésével foglalkozik, valamint innovatív megoldásokat és professzionális, személyre szabott szolgáltatásokat nyújt tudományos kutatók és ipari mérnökök számára. Évekig tartó független innováció után gazdag és tökéletes fotoelektromos termékek sorozatát hozta létre, amelyeket széles körben használnak az önkormányzati, katonai, közlekedési, villamosenergia-, pénzügyi, oktatási, orvosi és más iparágakban.
Várjuk az együttműködést!
Közzététel ideje: 2023. április 20.