اصل کار جفت کننده جهت

کوپلرهای جهت دار جزء استاندارد امواج مایکروویو/میلی متری در اندازه گیری مایکروویو و سایر سیستم های مایکروویو هستند. آنها را می توان برای جداسازی سیگنال، جداسازی و اختلاط، مانند نظارت بر توان، تثبیت توان خروجی منبع، جداسازی منبع سیگنال، تست فراگیر فرکانس انتقال و انعکاس و غیره استفاده کرد. این یک تقسیم کننده توان مایکروویو جهت دار است و جزء ضروری است در بازتاب سنج های فرکانس جاروب مدرن. معمولاً انواع مختلفی مانند موجبر، خط کواکسیال، خط نواری و میکرواستریپ وجود دارد.

شکل 1 نمودار شماتیک سازه است. عمدتاً شامل دو بخش خط اصلی و خط کمکی است که از طریق اشکال مختلف سوراخ‌ها، شکاف‌ها و شکاف‌ها با یکدیگر جفت می‌شوند. بنابراین، بخشی از برق ورودی از "1" در انتهای خط اصلی به خط ثانویه کوپل می شود. به دلیل تداخل یا برهم نهی امواج، توان فقط در امتداد خط ثانویه منتقل می شود - یک جهت (به نام "به جلو") و دیگری تقریباً هیچ انتقال توانی به یک ترتیب وجود ندارد (به نام "معکوس")

شکل 2 یک کوپلر متقاطع است، یکی از پورت های کوپلر به یک بار منطبق داخلی متصل است.

کاربرد کوپلر جهت دار

1، برای سیستم سنتز قدرت
همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، معمولاً یک کوپلر جهتی 3 دسی بل (که معمولاً به عنوان پل 3 دسی بل شناخته می شود) در سیستم سنتز فرکانس چند حامل استفاده می شود. این نوع مدار در سیستم های توزیع شده داخلی رایج است. پس از عبور سیگنال‌های f1 و f2 از دو تقویت‌کننده قدرت از یک کوپلر جهتی 3dB، خروجی هر کانال شامل دو جزء فرکانس f1 و f2 است و 3dB دامنه هر جزء فرکانس را کاهش می‌دهد. اگر یکی از پایانه های خروجی به بار جذب کننده متصل باشد، خروجی دیگر می تواند به عنوان منبع توان سیستم اندازه گیری بین مدولاسیون غیرفعال استفاده شود. اگر نیاز به بهبود بیشتر ایزولاسیون دارید، می‌توانید اجزایی مانند فیلترها و جداکننده‌ها را اضافه کنید. جداسازی یک پل 3dB با طراحی خوب می تواند بیش از 33dB باشد.
 
کوپلر جهت در سیستم ترکیب قدرت یک استفاده می شود.
ناحیه خندق جهتی به عنوان یکی دیگر از کاربردهای ترکیب نیرو در شکل (الف) زیر نشان داده شده است. در این مدار جهت گیری کوپلر جهتی به صورت هوشمندانه ای اعمال شده است. با فرض اینکه درجه کوپلینگ دو کوپلر هر دو 10 دسی بل و جهت دهی هر دو 25 دسی بل باشد، ایزوله بین انتهای f1 و f2 45 دسی بل است. اگر ورودی های f1 و f2 هر دو 0dBm باشند، خروجی ترکیبی هر دو -10dBm است. در مقایسه با کوپلر Wilkinson در شکل (b) زیر (مقدار جداسازی معمول آن 20dB است)، همان سیگنال ورودی OdBm، پس از سنتز، -3dBm وجود دارد (بدون در نظر گرفتن تلفات درج). در مقایسه با شرایط بین نمونه، سیگنال ورودی در شکل (الف) را 7 دسی بل افزایش می دهیم تا خروجی آن با شکل (b) مطابقت داشته باشد. در این زمان، جداسازی بین f1 و f2 در شکل (a) "کاهش می یابد" "38 دسی بل است. نتیجه مقایسه نهایی این است که روش سنتز توان جفت کننده جهت 18 دسی بل بالاتر از کوپلر ویلکینسون است. این طرح برای اندازه گیری مدولاسیون ده تقویت کننده مناسب است.

در سیستم ترکیب قدرت 2 از کوپلر جهت دار استفاده می شود

2، برای اندازه گیری ضد تداخل گیرنده یا اندازه گیری جعلی استفاده می شود
در سیستم تست و اندازه گیری RF، مدار نشان داده شده در شکل زیر اغلب دیده می شود. فرض کنید DUT (دستگاه یا تجهیزات تحت آزمایش) یک گیرنده است. در آن صورت، یک سیگنال تداخل کانال مجاور را می توان از طریق انتهای کوپلینگ کوپلر جهتی به گیرنده تزریق کرد. سپس یک تستر یکپارچه که از طریق جفت کننده جهت به آنها متصل می شود، می تواند مقاومت گیرنده - عملکرد هزار تداخل را آزمایش کند. اگر DUT یک تلفن همراه است، فرستنده تلفن را می توان توسط یک آزمایشگر جامع متصل به انتهای کوپلینگ کوپلر جهت روشن کرد. سپس می توان از یک آنالایزر طیف برای اندازه گیری خروجی جعلی تلفن صحنه استفاده کرد. البته قبل از اسپکتروم آنالایزر باید چند مدار فیلتر اضافه شود. از آنجایی که این مثال فقط کاربرد جفت کننده های جهت دار را مورد بحث قرار می دهد، مدار فیلتر حذف شده است.

کوپلر جهت برای اندازه گیری ضد تداخل گیرنده یا ارتفاع جعلی تلفن همراه استفاده می شود.
در این مدار تست، جهت گیری کوپلر جهتی بسیار مهم است. آنالایزر طیف متصل به پایانه عبوری فقط می خواهد سیگنال را از DUT دریافت کند و نمی خواهد رمز عبور را از انتهای کوپلینگ دریافت کند.

3، برای نمونه برداری سیگنال و نظارت
اندازه گیری و مانیتورینگ آنلاین فرستنده ممکن است یکی از پرکاربردترین کاربردهای کوپلرهای جهتی باشد. شکل زیر یک کاربرد معمولی از کوپلرهای جهتی برای اندازه گیری ایستگاه پایه سلولی است. فرض کنید توان خروجی فرستنده 43dBm (20W) است، که کوپلینگ کوپلر جهتی است. ظرفیت 30 دسی بل، افت درج (از دست دادن خط به اضافه تلفات کوپلینگ) 0.15 دسی بل است. انتهای کوپلینگ دارای سیگنال 13dBm (20mW) است که به تستر ایستگاه پایه ارسال می شود، خروجی مستقیم کوپلر جهتی 42.85dBm (19.3W) است، و نشتی است که قدرت در سمت جدا شده توسط بار جذب می شود.

کوپلر جهتی برای اندازه گیری ایستگاه پایه استفاده می شود.
تقریباً همه فرستنده ها از این روش برای نمونه برداری و نظارت آنلاین استفاده می کنند و شاید تنها این روش بتواند تست عملکرد فرستنده را در شرایط کاری عادی تضمین کند. اما باید توجه داشت که تست فرستنده نیز یکسان است و تسترهای مختلف دغدغه های متفاوتی دارند. با در نظر گرفتن ایستگاه های پایه WCDMA به عنوان مثال، اپراتورها باید به نشانگرهای باند فرکانس کاری خود (2110 ~ 2170 مگاهرتز)، مانند کیفیت سیگنال، توان داخل کانال، توان کانال مجاور و غیره توجه کنند. تحت این فرض، سازندگان در انتهای خروجی ایستگاه پایه یک کوپلر جهتی باند باریک (مانند 2110 ~ 2170 مگاهرتز) برای نظارت بر شرایط کار درون باند فرستنده و ارسال آن به مرکز کنترل در هر زمان.
اگر تنظیم کننده طیف فرکانس رادیویی - ایستگاه نظارت رادیویی برای آزمایش نشانگرهای ایستگاه پایه نرم باشد، تمرکز آن کاملاً متفاوت است. با توجه به الزامات مشخصات مدیریت رادیویی، محدوده فرکانس آزمایش به 9 کیلوهرتز ~ 12.75 گیگاهرتز گسترش یافته است و ایستگاه پایه آزمایش شده بسیار گسترده است. چه مقدار تشعشع کاذب در باند فرکانسی تولید می شود و در عملکرد منظم سایر ایستگاه های پایه اختلال ایجاد می کند؟ نگرانی ایستگاه های نظارت رادیویی. در این زمان، یک جفت کننده جهتی با پهنای باند یکسان برای نمونه برداری سیگنال مورد نیاز است، اما به نظر نمی رسد یک جفت کننده جهتی که بتواند 9 کیلوهرتز تا 12.75 گیگاهرتز را پوشش دهد، وجود نداشته باشد. می دانیم که طول بازوی کوپلینگ یک کوپلر جهتی به فرکانس مرکزی آن مربوط می شود. پهنای باند یک کوپلر جهت دار فوق عریض می تواند به باندهای 5-6 اکتاو مانند 0.5-18 گیگاهرتز دست یابد، اما باند فرکانسی زیر 500 مگاهرتز قابل پوشش نیست.

4، اندازه گیری توان آنلاین
در فناوری اندازه گیری توان از طریق نوع، جفت کننده جهت یک دستگاه بسیار مهم است. شکل زیر نمودار شماتیک یک سیستم اندازه گیری با توان بالا را نشان می دهد. توان رو به جلو از تقویت کننده تحت آزمایش توسط انتهای کوپلینگ جلو (ترمینال 3) کوپلر جهت نمونه برداری شده و به قدرت سنج ارسال می شود. توان منعکس شده توسط ترمینال کوپلینگ معکوس (ترمینال 4) نمونه برداری شده و به متر برق ارسال می شود.
برای اندازه گیری توان بالا از کوپلر جهت دار استفاده می شود.
لطفا توجه داشته باشید: ترمینال کوپلینگ معکوس (ترمینال 4) علاوه بر دریافت توان انعکاسی از بار، توان نشتی را از جهت جلو (ترمینال 1) نیز دریافت می کند که ناشی از جهت دهی کوپلر جهت است. انرژی منعکس شده همان چیزی است که تستر امیدوار است اندازه گیری کند و قدرت نشتی منبع اصلی خطاها در اندازه گیری توان بازتابی است. توان منعکس شده و قدرت نشتی بر روی انتهای کوپلینگ معکوس (4 سر) قرار می گیرند و سپس به قدرت سنج ارسال می شوند. از آنجایی که مسیرهای انتقال دو سیگنال متفاوت است، این یک برهم نهی برداری است. اگر توان نشتی ورودی به برق سنج را بتوان با توان منعکس شده مقایسه کرد، خطای اندازه گیری قابل توجهی ایجاد می کند.
البته، قدرت بازتابی از بار (انتهای 2) به انتهای کوپلینگ رو به جلو نیز نشت می کند (انتهای 1، در شکل بالا نشان داده نشده است). با این حال، بزرگی آن در مقایسه با قدرت رو به جلو، که قدرت رو به جلو را اندازه گیری می کند، حداقل است. خطای حاصل را می توان نادیده گرفت.

Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. واقع در "سیلیکون ولی" چین - Beijing Zhongguancun، یک شرکت با فناوری پیشرفته است که به موسسات تحقیقاتی داخلی و خارجی، موسسات تحقیقاتی، دانشگاه ها و کارکنان تحقیقات علمی سازمانی اختصاص یافته است. شرکت ما عمدتاً در زمینه تحقیق و توسعه مستقل، طراحی، ساخت، فروش محصولات نوری الکترونیکی فعالیت می کند و راه حل های نوآورانه و خدمات حرفه ای و شخصی را برای محققان علمی و مهندسان صنایع ارائه می دهد. پس از سالها نوآوری مستقل، مجموعه ای غنی و کامل از محصولات فوتوالکتریک را تشکیل داده است که به طور گسترده در صنایع شهری، نظامی، حمل و نقل، برق، مالی، آموزشی، پزشکی و سایر صنایع استفاده می شود.

ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم!