Спрямовані елементи зв’язку є стандартними мікрохвильовими/міліметровими компонентами в мікрохвильових вимірюваннях та інших мікрохвильових системах.Вони можуть бути використані для ізоляції, розділення та змішування сигналу, наприклад для моніторингу потужності, стабілізації вихідної потужності джерела, ізоляції джерела сигналу, тестування частоти передачі та відбиття тощо. Це спрямований мікрохвильовий дільник потужності, і це незамінний компонент в сучасних рефлектометрах зі змінною частотою.Зазвичай існує кілька типів, таких як хвилевід, коаксіальна лінія, смугова лінія та мікросмужкова.
На малюнку 1 представлена принципова схема конструкції.В основному він включає дві частини, основну лінію та допоміжну лінію, які з’єднані одна з одною через різні форми невеликих отворів, щілин та проміжків.Таким чином, частина вхідної потужності від «1» на кінці основної лінії буде підключена до вторинної лінії.Через інтерференцію або суперпозицію хвиль, потужність буде передаватися лише вздовж вторинної лінії - в одному напрямку (так званому «прямому»), а в іншому майже немає передачі потужності в одному порядку (так званому «зворотному»).
На малюнку 2 зображено поперечно-спрямований з’єднувач, один із портів з’єднувача під’єднаний до вбудованого узгоджувального навантаження.
Застосування направленого зв'язувача
1, для системи синтезу потужності
Спрямований зв’язувач 3 дБ (широко відомий як міст 3 дБ) зазвичай використовується в системі синтезу частоти з кількома несучими, як показано на малюнку нижче.Цей тип схеми поширений у внутрішніх розподілених системах.Після того, як сигнали f1 і f2 від двох підсилювачів потужності проходять через спрямований зв’язувач 3 дБ, вихід кожного каналу містить дві частотні складові f1 і f2, а 3 дБ зменшує амплітуду кожної частотної складової.Якщо один із вихідних терміналів підключено до поглинаючого навантаження, інший вихід може бути використаний як джерело живлення системи пасивного інтермодуляційного вимірювання.Якщо вам потрібно ще більше покращити ізоляцію, ви можете додати деякі компоненти, такі як фільтри та ізолятори.Ізоляція добре спроектованого моста 3 дБ може бути більше 33 дБ.
Спрямований зв'язувач використовується в системі об'єднання потужності один.
Область спрямованого яру як ще одне застосування об’єднання потужності показано на малюнку (a) нижче.У цій схемі вміло застосована спрямованість спрямованого відгалужувача.Якщо припустити, що обидва ступені зв’язку двох елементів зв’язку становлять 10 дБ, а спрямованість – 25 дБ, ізоляція між кінцями f1 і f2 становить 45 дБ.Якщо обидва входи f1 і f2 дорівнюють 0 дБм, сумарний вихід обидва становить -10 дБм.У порівнянні з роз’єднувачем Вілкінсона на малюнку (b) нижче (його типове значення ізоляції становить 20 дБ), той самий вхідний сигнал OdBm після синтезу становить -3 дБм (без урахування внесених втрат).Порівняно з умовою між вибірками, ми збільшуємо вхідний сигнал на малюнку (a) на 7 дБ, щоб його вихід відповідав малюнку (b).У цей час ізоляція між f1 і f2 на малюнку (a) «зменшується» «становить 38 дБ.Остаточним результатом порівняння є те, що метод синтезу потужності спрямованого відгалужувача на 18 дБ вищий, ніж у відгалужувача Уілкінсона.Ця схема підходить для вимірювання інтермодуляції десяти підсилювачів.
У системі об'єднання потужності 2 використовується спрямований зв'язувач
2, використовується для вимірювання захисту від перешкод приймача або помилкових вимірювань
У радіочастотній системі тестування та вимірювання часто можна побачити схему, показану на малюнку нижче.Припустімо, що DUT (тестований пристрій або обладнання) є приймачем.У цьому випадку сигнал перешкод сусіднього каналу може бути введений в приймач через кінець зв’язку спрямованого зв’язувача.Тоді інтегрований тестер, підключений до них через спрямований зв’язувач, може перевірити стійкість приймача до тисяч перешкод.Якщо DUT є стільниковим телефоном, передавач телефону можна ввімкнути комплексним тестером, підключеним до кінця спрямованого зв’язувача.Тоді аналізатор спектру можна використовувати для вимірювання помилкового виходу телефону сцени.Звичайно, перед аналізатором спектру слід додати деякі схеми фільтрів.Оскільки в цьому прикладі розглядається лише застосування спрямованих відгалужувачів, схема фільтра опущена.
Спрямований зв'язувач використовується для вимірювання захисту від перешкод приймача або помилкової висоти стільникового телефону.
У цій тестовій схемі дуже важлива спрямованість спрямованого відгалужувача.Аналізатор спектру, підключений до наскрізного кінця, бажає лише отримувати сигнал від випробуваного пристрою і не хоче отримувати пароль від з’єднувального кінця.
3, для вибірки сигналу та моніторингу
Онлайн-вимірювання та моніторинг передавача може бути одним із найбільш широко використовуваних застосувань спрямованих зв’язників.На наступному малюнку показано типове застосування спрямованих зв’язників для вимірювання базової станції стільникового зв’язку.Припустимо, що вихідна потужність передавача становить 43 дБм (20 Вт), зв’язок спрямованого відгалужувача.Ємність становить 30 дБ, внесені втрати (втрати в лінії плюс втрати зв’язку) становлять 0,15 дБ.З’єднувальний кінець має сигнал 13 дБм (20 мВт), який надсилається на тестер базової станції, прямий вихід спрямованого зв’язувача становить 42,85 дБм (19,3 Вт), а витік становить Потужність ізольованої сторони поглинається навантаженням.
Спрямований зв'язувач використовується для вимірювання базової станції.
Майже всі передавачі використовують цей метод для онлайн-відбору проб і моніторингу, і, можливо, тільки цей метод може гарантувати перевірку продуктивності передавача за нормальних робочих умов.Але слід зазначити, що тестування передавача однакове, і різні тестери мають різні проблеми.Беручи за приклад базові станції WCDMA, оператори повинні звертати увагу на показники в їхньому робочому діапазоні частот (2110~2170 МГц), такі як якість сигналу, потужність у каналі, потужність у суміжному каналі тощо. Відповідно до цієї передумови виробники встановлюватимуть вихідний кінець базової станції. Вузькосмуговий (наприклад, 2110~2170 МГц) спрямований зв’язувач для моніторингу внутрішньосмугових умов роботи передавача та надсилання його до центру керування в будь-який час.
Якщо це регулятор радіочастотного спектру – станція радіомоніторингу для перевірки індикаторів м’якої базової станції, то її спрямованість зовсім інша.Відповідно до вимог специфікації радіоуправління, тестовий діапазон частот розширено до 9 кГц ~ 12,75 ГГц, і тестована базова станція є настільки широкою.Скільки паразитного випромінювання буде генеруватися в смузі частот і заважатиме нормальній роботі інших базових станцій?Проблема станцій радіомоніторингу.Наразі для дискретизації сигналу потрібен спрямований зв’язувач із тією самою смугою зв’язку, але спрямованого зв’язувача, який міг би покривати 9 кГц~12,75 ГГц, здається, не існує.Ми знаємо, що довжина плеча зв’язку спрямованого відгалужувача пов’язана з його центральною частотою.Смуга пропускання ультраширокосмугового спрямованого відгалужувача може досягати 5-6 октавних смуг, наприклад 0,5-18 ГГц, але смуга частот нижче 500 МГц не може бути охоплена.
4, онлайн вимірювання потужності
У технології вимірювання потужності наскрізного типу напрямний зв'язувач є дуже важливим пристроєм.На наступному малюнку показано принципову діаграму типової наскрізної вимірювальної системи високої потужності.Пряма потужність від підсилювача, що тестується, вимірюється кінцем прямого зв’язку (клема 3) спрямованого зв’язувача та надсилається на вимірювач потужності.Відбита потужність вимірюється клемою зворотного з’єднання (клема 4) і надсилається на вимірювач потужності.
Для вимірювання великої потужності використовується спрямований відгалужувач.
Будь ласка, зверніть увагу: окрім отримання відбитої потужності від навантаження, клема зворотного зв’язку (клема 4) також отримує потужність витоку з прямого напрямку (клема 1), яка спричинена спрямованістю спрямованого сполучника.Тестер сподівається виміряти відбиту енергію, а потужність витоку є основним джерелом помилок у вимірюванні відбитої потужності.Відбита потужність і потужність витоку накладаються на кінець зворотного з’єднання (4 кінці), а потім надсилаються на вимірювач потужності.Оскільки шляхи передачі двох сигналів різні, це векторна суперпозиція.Якщо вхідну потужність витоку на вимірювач потужності можна порівняти з відбитою потужністю, це призведе до значної похибки вимірювання.
Звичайно, відбита потужність від навантаження (кінець 2) також буде витікати до переднього кінця муфти (кінець 1, не показано на малюнку вище).Проте його величина мінімальна порівняно з силою вперед, яка вимірює силу вперед.Отриману помилку можна проігнорувати.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., розташована в «Кремнієвій долині» Китаю – Beijing Zhongguancun, є високотехнологічним підприємством, яке обслуговує вітчизняні та іноземні дослідницькі установи, науково-дослідні інститути, університети та науково-дослідний персонал підприємства.Наша компанія в основному займається незалежними дослідженнями та розробками, проектуванням, виробництвом і продажем оптоелектронних виробів, а також надає інноваційні рішення та професійні персоналізовані послуги для наукових дослідників та промислових інженерів.Після багатьох років незалежних інновацій компанія сформувала багату та досконалу серію фотоелектричних продуктів, які широко використовуються в муніципальній, військовій, транспортній, електроенергетиці, фінансах, освіті, медицині та інших галузях.
Будемо раді співпраці з вами!
Час публікації: 20 квітня 2023 р