Richtkoppelaars zijn standaardcomponenten voor microgolf-/millimetergolven in microgolfmetingen en andere microgolfsystemen. Ze kunnen worden gebruikt voor signaalisolatie, -scheiding en -menging, zoals vermogensbewaking, stabilisatie van het uitgangsvermogen van de bron, isolatie van de signaalbron, transmissie- en reflectiefrequentie-sweepingtests, enz. Het is een richtingskoppelaar voor microgolfvermogen en een onmisbaar onderdeel in moderne reflectometers met gesweepte frequenties. Er zijn doorgaans verschillende typen, zoals golfgeleider, coaxiale lijn, striplijn en microstrip.
Figuur 1 toont een schematisch diagram van de constructie. Deze bestaat hoofdzakelijk uit twee delen: de hoofdlijn en de hulplijn, die met elkaar verbonden zijn via verschillende soorten kleine gaten, sleuven en openingen. Een deel van het opgenomen vermogen van de "1" aan de hoofdlijn wordt daarom gekoppeld aan de secundaire lijn. Door interferentie of superpositie van golven wordt het vermogen alleen via de secundaire lijn overgedragen: in één richting ("voorwaarts") en in de andere richting. Er is vrijwel geen vermogensoverdracht in één richting ("achterwaarts").
Figuur 2 toont een kruisdirectionele koppeling. Eén van de poorten in de koppeling is aangesloten op een ingebouwde aanpassingsbelasting.
Toepassing van richtingskoppeling
1, voor vermogenssynthesesysteem
Een 3dB-richtkoppelaar (algemeen bekend als een 3dB-brug) wordt meestal gebruikt in een multi-carrier frequentiesynthesesysteem, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Dit type schakeling is gebruikelijk in gedistribueerde systemen binnenshuis. Nadat de signalen f1 en f2 van twee eindversterkers een 3dB-richtkoppelaar hebben gepasseerd, bevat de uitgang van elk kanaal twee frequentiecomponenten f1 en f2, en 3dB vermindert de amplitude van elke frequentiecomponent. Als een van de uitgangsaansluitingen is aangesloten op een absorberende belasting, kan de andere uitgang worden gebruikt als de stroombron van het passieve intermodulatiemeetsysteem. Indien de isolatie verder moet worden verbeterd, kunt u componenten toevoegen, zoals filters en isolatoren. De isolatie van een goed ontworpen 3dB-brug kan meer dan 33dB bedragen.
De richtingskoppeling wordt gebruikt in krachtcombinerend systeem één.
Het directionele gully-gebied als een andere toepassing van vermogenscombinatie wordt weergegeven in figuur (a) hieronder. In dit circuit is de richtingsgevoeligheid van de richtkoppelaar slim toegepast. Ervan uitgaande dat de koppelingsgraden van de twee koppelaars beide 10 dB zijn en de richtingsgevoeligheid beide 25 dB, is de isolatie tussen de f1- en f2-uiteinden 45 dB. Als de ingangen van f1 en f2 beide 0 dBm zijn, is de gecombineerde uitgang beide -10 dBm. Vergeleken met de Wilkinson-koppelaar in figuur (b) hieronder (de typische isolatiewaarde is 20 dB), is er bij hetzelfde ingangssignaal van OdBm na synthese -3 dBm (zonder rekening te houden met het insertieverlies). Vergeleken met de inter-sample-conditie verhogen we het ingangssignaal in figuur (a) met 7 dB, zodat de uitgang consistent is met figuur (b). Op dit moment "neemt" de isolatie tussen f1 en f2 in figuur (a) af met 38 dB. Het uiteindelijke vergelijkingsresultaat is dat de vermogenssynthesemethode van de richtkoppelaar 18 dB hoger is dan die van de Wilkinson-koppelaar. Dit schema is geschikt voor de intermodulatiemeting van tien versterkers.
Een richtingskoppeling wordt gebruikt in het krachtcombinerende systeem 2
2. Gebruikt voor anti-interferentiemeting van de ontvanger of voor valse metingen
In het RF-test- en meetsysteem is het circuit dat in de onderstaande afbeelding wordt weergegeven vaak te zien. Stel dat het te testen apparaat (device or equipment under test) een ontvanger is. In dat geval kan een interferentiesignaal van een aangrenzend kanaal via het koppelingseinde van de richtkoppelaar in de ontvanger worden geïnjecteerd. Vervolgens kan een geïntegreerde tester, die via de richtkoppelaar met de ontvanger is verbonden, de weerstand van de ontvanger testen – met duizend interferentieprestaties. Als het te testen apparaat (device or equipment under test) een mobiele telefoon is, kan de zender van de telefoon worden ingeschakeld door een uitgebreide tester die is aangesloten op het koppelingseinde van de richtkoppelaar. Vervolgens kan een spectrumanalysator worden gebruikt om de storende output van de scènetelefoon te meten. Uiteraard moeten er vóór de spectrumanalysator enkele filtercircuits worden toegevoegd. Omdat dit voorbeeld alleen de toepassing van richtkoppelaars bespreekt, wordt het filtercircuit weggelaten.
De richtkoppelaar wordt gebruikt voor het meten van interferentie van de ontvanger of de ongewenste hoogte van een mobiele telefoon.
In dit testcircuit is de richtingsgevoeligheid van de richtkoppelaar erg belangrijk. De spectrumanalysator die op de doorgaande zijde is aangesloten, wil alleen het signaal van het DUT ontvangen en niet het wachtwoord van de koppelzijde.
3, voor signaalbemonstering en -bewaking
Online meting en monitoring van zenders is mogelijk een van de meest gebruikte toepassingen van richtkoppelingen. De volgende afbeelding toont een typische toepassing van richtkoppelingen voor metingen aan mobiele basisstations. Stel dat het uitgangsvermogen van de zender 43 dBm (20 W) is, dan is de koppeling van de richtkoppeling. De capaciteit is 30 dB, het invoegverlies (lijnverlies plus koppelingsverlies) is 0,15 dB. Aan de koppelingszijde wordt een signaal van 13 dBm (20 mW) naar de tester van het basisstation gestuurd, de directe uitgang van de richtkoppeling is 42,85 dBm (19,3 W) en de lekstroom is 1,5 dB. Het vermogen aan de geïsoleerde zijde wordt door een belasting opgenomen.
De richtkoppelaar wordt gebruikt voor metingen aan het basisstation.
Vrijwel alle zenders gebruiken deze methode voor online bemonstering en monitoring, en misschien kan alleen deze methode de prestatietest van de zender onder normale werkomstandigheden garanderen. Het is echter belangrijk om te weten dat de zendertest hetzelfde is en dat verschillende testers verschillende aandachtspunten hebben. Neem bijvoorbeeld WCDMA-basisstations: operators moeten letten op de indicatoren in hun werkfrequentieband (2110-2170 MHz), zoals signaalkwaliteit, in-channel vermogen, aangrenzend kanaalvermogen, enz. Fabrikanten installeren daarom aan de uitgangszijde van het basisstation een smalbandige richtkoppeling (zoals 2110-2170 MHz) om de in-band werkomstandigheden van de zender te bewaken en deze op elk gewenst moment naar de centrale te sturen.
Als het de regelaar van het radiofrequentiespectrum is - het radiomonitoringstation - om de indicatoren van het zachte basisstation te testen, ligt de focus volledig anders. Volgens de vereisten van de radiobeheerspecificaties is het testfrequentiebereik uitgebreid tot 9 kHz ~ 12,75 GHz, en het geteste basisstation is zo breed. Hoeveel ongewenste straling zal er in de frequentieband worden gegenereerd die de normale werking van andere basisstations verstoort? Dit is een zorg van radiomonitoringstations. Momenteel is een richtkoppelaar met dezelfde bandbreedte vereist voor signaalbemonstering, maar een richtkoppelaar die 9 kHz ~ 12,75 GHz kan bestrijken, lijkt niet te bestaan. We weten dat de lengte van de koppelarm van een richtkoppelaar verband houdt met de middenfrequentie. De bandbreedte van een ultrabreedband richtkoppelaar kan 5-6 octaafbanden bereiken, zoals 0,5-18 GHz, maar de frequentieband onder 500 MHz kan niet worden bestreken.
4. Online vermogensmeting
In de doorstroomvermogensmeettechnologie is de richtkoppelaar een zeer kritisch apparaat. De volgende afbeelding toont het schema van een typisch doorstroomhoogvermogenmeetsysteem. Het doorgaande vermogen van de te testen versterker wordt bemonsterd door het voorwaartse koppelingseinde (aansluiting 3) van de richtkoppelaar en naar de vermogensmeter gestuurd. Het gereflecteerde vermogen wordt bemonsterd door de omgekeerde koppelingsaansluiting (aansluiting 4) en naar de vermogensmeter gestuurd.
Voor het meten van hoog vermogen wordt een richtkoppelaar gebruikt.
Let op: Naast het ontvangen van het gereflecteerde vermogen van de belasting, ontvangt de omgekeerde koppelingsaansluiting (aansluiting 4) ook lekvermogen uit de voorwaartse richting (aansluiting 1), wat wordt veroorzaakt door de richtingsgevoeligheid van de richtkoppelaar. De gereflecteerde energie is wat de tester hoopt te meten, en het lekvermogen is de belangrijkste bron van fouten in de meting van het gereflecteerde vermogen. Het gereflecteerde vermogen en het lekvermogen worden gesuperponeerd op het uiteinde van de omgekeerde koppeling (4 uiteinden) en vervolgens naar de vermogensmeter gestuurd. Omdat de transmissiepaden van de twee signalen verschillend zijn, is er sprake van een vectorsuperpositie. Als het naar de vermogensmeter ingevoerde lekvermogen kan worden vergeleken met het gereflecteerde vermogen, zal dit een aanzienlijke meetfout opleveren.
Uiteraard zal het gereflecteerde vermogen van de belasting (uiteinde 2) ook weglekken naar het voorste koppelingsuiteinde (uiteinde 1, niet weergegeven in de bovenstaande afbeelding). Toch is de grootte ervan minimaal vergeleken met het voorwaartse vermogen, dat de voorwaartse sterkte meet. De resulterende fout kan worden genegeerd.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., gevestigd in de Chinese "Silicon Valley" – Beijing Zhongguancun, is een hightechonderneming die zich toelegt op de dienstverlening aan binnen- en buitenlandse onderzoeksinstellingen, onderzoeksinstituten, universiteiten en wetenschappelijk personeel. Ons bedrijf houdt zich voornamelijk bezig met onafhankelijk onderzoek en ontwikkeling, ontwerp, productie en verkoop van opto-elektronische producten en biedt innovatieve oplossingen en professionele, gepersonaliseerde diensten aan wetenschappelijk onderzoekers en industrieel ingenieurs. Na jaren van onafhankelijke innovatie heeft het een rijke en perfecte reeks foto-elektrische producten ontwikkeld, die veelvuldig worden gebruikt in gemeentelijke, militaire, transport-, elektriciteits-, financiële, onderwijs-, medische en andere sectoren.
Wij kijken uit naar de samenwerking met u!
Plaatsingstijd: 20-04-2023