Urvashi Sengal
sovellusinsinööri, Minipiirit
Suuntakytkimet ovat tärkeä signaalinkäsittelylaitteiden tyyppi. Niiden perustehtävä on näytteen RF — signaaleja ennalta määrätyssä Kytkimen aste, korkea eristäminen signaaliporttien ja näytteenottoporttien välillä-mikä tukee analysointia, mittausta ja käsittelyä monissa sovelluksissa. Koska ne ovat passiivisia laitteita, ne toimivat myös päinvastaiseen suuntaan, jolloin signaalit ruiskutetaan pääpolulle laitteiden suunnan ja kytkentäasteen mukaan. On olemassa muutamia muunnelmia kokoonpano suuntaava Kytkimet, kuten näemme alla.
Ihannetapauksessa liitin olisi häviötön, sovitettu ja vastavuoroinen. Kolmi – ja neliporttisten verkkojen perusominaisuudet ovat eristäminen, kytkentä ja suuntaavuus, joiden arvoja käytetään kytkimien karakterisointiin. Ihanteellinen liitin on ääretön suuntaavuus ja eristyneisyys sekä kytkentäkerroin valittu aiottuun sovellukseen.
funktionaalinen kaavio Kuvassa. 1 kuvaa toimintaa suuntaava liitin, jonka jälkeen kuvaus liittyvät suorituskykyparametrit. Yläkaavio on 4-porttinen liitin, joka sisältää sekä kytketty (eteenpäin) ja eristetty (taaksepäin, tai heijastuu) portit. Alempi kaavio on 3-porttinen rakenne, joka poistaa eristetyn portin. Tätä käytetään sovelluksissa, joissa tarvitaan vain yksi eteenpäin kytketty lähtö. 3-portti liitin voidaan kytkeä päinvastaiseen suuntaan, jossa portti, joka oli aiemmin kytketty tulee eristetty portti:
Kuva 1: suuntakytkimen peruskokoonpanot
suoritusarvot:
- kytkentäkerroin: tämä ilmaisee kytkettyyn porttiin syötettävän ottotehon osuuden (pisteessä P1), P3
- suuntaavuus: Tällä mitataan Kytkimen kykyä erottaa eteen-ja taaksepäin eteneviä aaltoja, kuten on havaittu kytketyssä (P3) ja eristetyssä (P4) porteissa
- eristäminen: ilmaisee kytkemättömään kuormaan (P4)
- väliinkytkemisvaimennus: tämä osoittaa lähetettyyn (P2) porttiin toimitetun ottotehon (P1), jota vähennetään kytkettyyn ja eristettyyn porttiin toimitetulla teholla.
näiden ominaisuuksien arvot desibeleinä ovat:
kytkentä = C = 10 log (P1/P3)
Directivity = D = 10 log (P3/P4)
Isolation = I = 10 log (P1/P4)
Insertiohäviö = L = 10 log (P1/P2)
Suuntakytkimet:
tämän tyyppisessä kytkimessä on kolme esteetöntä porttia, kuten kuvassa on esitetty. 2, jossa neljäs portti on sisäisesti päättynyt maksimaalisen suuntaavuuden aikaansaamiseksi. Suuntakytkimen perustehtävä on ottaa näyte eristetystä (käänteissignaalista). Tyypillinen sovellus on heijastuneen tehon mittaaminen (tai epäsuorasti VSWR). Vaikka se voidaan kytkeä käänteisesti, tämän tyyppinen liitin ei ole vastavuoroinen. Koska yksi kytketyistä porteista on sisäisesti katkaistu, on käytettävissä vain yksi kytketty signaali. Eteenpäin suunnassa (kuten kuvassa), kytketty portti näytteitä Käänteinen aalto, mutta jos kytketty päinvastaiseen suuntaan (RF-Tulo oikealla), kytketty portti olisi näyte eteenpäin Aalto, vähennetään kytkentä tekijä. Tämän yhteyden avulla laitetta voidaan käyttää näytteenottimena signaalin mittaamiseen tai tuottamaan osa lähtösignaalista takaisinkytkentäpiireihin.
kuva 2: 50-ohmin suuntakytkin
edut:
- suorituskykyä voidaan optimoida eteenpäin polku
- Korkea directivity ja eristäminen
- Kytkimen directivity vaikuttaa voimakkaasti impedanssi match tarjoama terminointi eristetyssä satamassa. Kalustaminen että irtisanominen sisäisesti takaa korkean suorituskyvyn
haitat:
- kytkentä on käytettävissä vain eteenpäin kulkevalla reitillä
- ei kytkettyä linjaa
- kytketyn portin teho on pienempi kuin syöttöportin, koska kytkettyyn porttiin kohdistettu teho häviää lähes kokonaan sisäisessä päätepisteessä.
esimerkki:
Minipiirit ZCDC20-E18653 + on koaksiaalinen suuntakytkin, jossa on 20 dB nimelliskytkentä 18-65 GHz: n taajuusalueella. Tämä malli tarjoaa RF-ottoteho käsittely jopa 12W ja kulkee tasavirta jopa 0.48A
kuva 3: Minipiirien Zcdc20-E18653 +
kaksisuuntaiset Kytkimet:
tässä kytkintyypissä on neljä porttia, jotka kaikki ovat asiakkaan käytettävissä. Se on symmetrinen rakenne, jonka avulla eteenpäin ja taaksepäin signaaleja voidaan samplata samanaikaisesti. Suunnittelijan vastuulla on sovittaa molemmat kytketyt portit asianmukaisesti yhteen tai lopettaa ne.
Kuva 4: Kaksisuuntainen liitin kaavamainen
edut:
- symmetrinen rakenne
- Tulo-ja lähtöportit ovat vaihdettavissa
- on kaksi siirtolinjaa. Kytketty linja toimii samoin kuin päälinja
- siinä on etu-ja peruutuskytkentä
haitat:
- suunnittelu on tärkeää säilyttää hyvä suorituskyky molempiin suuntiin.
- Kytkimen suunta riippuu siitä, kuinka hyvin eristetty portti päättyy.
esimerkki:
Minipiirien ZGBDC35-93HP+ on koaksiaalinen kaksisuuntainen liitin, jossa on 35 dB nimelliskytkentä 900-9000 MHz: n taajuusalueella. Tämä malli tarjoaa 250w RF-ottotehon käsittelyn ja kulkee tasavirtaa jopa 3A
kuva 5: Suorituskykykäyrät Minipiireille ZGBDC-93HP+ kaksisuuntainen liitin.
Kaksisuuntaiset Kytkimet:
tämä kolmas liitintyyppi on yhdistelmä kahdesta 3-porttisesta kytkimestä, joiden pääjohdot ovat kaskadoidut ja niiden sisäisesti päättyneet portit vastakkain kytkinten välisessä rajapinnassa. Tämä kokoonpano tarjoaa kaksisuuntainen liitin toiminta, mutta riippumaton käyttö kytketty portit. Ensisijainen etu on se, että jompaankumpaan satamaan kohdistettu eritasoinen kuorma ei vaikuta toiseen.
kuva 6: kaksisuuntainen liitin kaavamainen
edut:
- suorituskyky voidaan optimoida sekä eteen-että taaksepäin suuntautuville poluille
- suurempi suuntaavuus ja eristävyys voidaan saavuttaa
- tarjoaa eteen-ja peruutuskytkimen
- toisen polun Suuntaavuuteen ei vaikuta toisella polulla esiintyvä kohtausvirhe
- voidaan käyttää myös samanaikaisesti järjestelmän eteen-ja taaksepäin suuntautuvan tehon seuraamiseen
haitat:
- yleensä kaksi back-to-back-suuntakytkintä
- suurempi koko verrattuna suunta-ja kaksisuuntakytkimiin
- kytkettyä siimaa ei ole (ei saatavilla molemmista päistä)
- suurempi väliinkytkentähäviö kuin yksisuuntainen ja kaksisuuntainen liitin
esimerkki
Minipiirit DDCH-50-13+ on liuskajohtopohjainen pintaliitos, jossa on 50 dB: n nimellinen kytkentäsuhde 20-1000 MHz: n taajuusalueella. Tämä malli tarjoaa jopa 120W RF ottoteho käsittely ja tasavirta kulkee jopa 4A.
Kuva 7: MINIPIIRIEN DDCH: n Suorituskykykäyrät-50-13+ kaksisuuntainen liitin
Suuntakytkimen Sovellukset
kytkettynä kuvan mukaisesti. 2, liitin tarjoaa näytteen heijastuneen aallon kytketty portti. Tämä mahdollistaa heijastuneen tehon mittaamisen, joka edustaa kuorman epäsuhtaa. Kun sijoitetaan lähettimen lähtö, tämä kokoonpano voi seurata VSWR antennijärjestelmän, sekä mittaus ja seuranta. Monet RF-järjestelmät sisältävät säädöt vähintään VSWR, kun taas toiset ovat havaitseminen liiallinen VSWR piirin suojaus, yleensä joko vähentää tehoa tai sammuttaa.
Kuva 8: 3-porttisen suuntakytkimen kaava yksinkertaisessa heijastusmittarin asetuksessa.
eteenpäin näytteenotto
kun kytketty portti kytketään taaksepäin, saadaan näyte lähtösignaalista (eteenpäin suuntautuvasta signaalista), jota kytkentäkerroin vaimentaa. Tätä näytettä voidaan käyttää aaltomuodon seurantaan, spektrianalyysiin ja muihin testi-ja mittaustoimintoihin.
tasoitettu generaattori
näytettä voidaan käyttää myös takaisinkytkentäpiirien ajamiseen. Yksi tämän tyypin tärkeä sovellus on signaaligeneraattorin amplitudin tasaaminen, joka tarjoaa jatkuvan signaalilähteen testijärjestelmälle.
Kuva 9: 3-porttisen suuntakytkimen kaavamainen tasoitetun generaattorin asetuksissa.
vastaanottimen intermodulaatiotestin asetukset
2-sävytestauksen testisignaalit voidaan yhdistää joko suuntakytkimeen tai tehoyhdistimeen. Molemmat menetelmät tarjoavat tarvittavan eristyksen signaalilähteiden välillä.
Kuva 10: kaavio 3-porttisesta suuntakytkimestä vastaanottimen intermodulointitestissä.
kaksisuuntainen liitin Sovellukset
vaikka heijastunut teho tai VSWR on tärkeä, voi olla hyödyllisempää samplata samanaikaisesti sekä eteenpäin että heijastuneita signaaleja. Tätä toimintoa tarjoaa kaksisuuntainen liitin, joka mahdollistaa lähtötehon (eteenpäin) ja heijastuneen tehon (taaksepäin) seurannan tai mittaamisen. Sisäänrakennettu testi (BIT) järjestelmät, tuotannon testaus, ja rutiininomainen toiminnan valvonta kaikki hyötyvät kaksisuuntainen kytkentä.
Heijastusmittari
tämä on piirielementti, jolla mitataan eteenpäin suuntautuvaa tehoa ja heijastunutta tehoa (kalibroidaan tyypillisesti VSWR: ksi). Tämä on yleinen ja erittäin hyödyllinen testitoiminto RF-laboratorio-ja tuotantotestiympäristöissä. Heijastusmittari voi olla joko erillisen tehon/VSWR-mittauslaitteen näytteenottoosa tai se voidaan toteuttaa osana testausjärjestelmää, viestintälaitteita tai muuta RF-järjestelmää (esim.MRI tai RF-lämmitys).
Kaksisuuntakytkimen Sovellukset
kuten edellä todettiin ja Kuvassa. 4, dual directional liitin toimii kaksisuuntainen liitin, mutta erillisillä eteenpäin ja taaksepäin kytkentä polkuja. Tämä tarjoaa eristäminen, joka poistaa vaikutukset epäsuhta yhden polun toisella tiellä.
Heijastusmittari (tarkemmat tulokset kuin kaksisuuntainen)
tyypillinen kaksisuuntaisten ja kaksisuuntaisten kytkimien käyttö on heijastusmittari. Kaksoisliitintä käytettäessä tarkkuus paranee, erityisesti olosuhteissa, joissa yhdellä kytketyllä portilla tai toisella voi olla merkittäviä epäsuhtia.
Yhteenveto
Suuntakytkimet ovat tärkeitä laitteita RF-järjestelmissä. Niiden kyky ottaa näyte joko signaalin etenemissuunnasta eteen-tai taaksepäin mahdollistaa laajan valikoiman sovelluksia testissä, mittauksessa, seurannassa, takaisinkytkennässä ja ohjauksessa. Tämä huomautus pitäisi auttaa järjestelmän suunnittelijoita ymmärtämään toiminnon, arkkitehtuuri ja suorituskyky liitin, valita sopiva tyyppi niiden erityinen sovellus.
Etsi oikea suuntaava, kaksisuuntainen tai kaksisuuntainen liitin sovelluksellesi sadoista Mini-Circuits-luettelosta.