Urvashi Sengal
Alkalmazások mérnök, Mini-áramkörök
az irányított kapcsolók a jelfeldolgozó eszköz fontos típusa. Alapvető funkciójuk az RF jelek mintavétele egy előre meghatározott kapcsolási fokon, a jelportok és a mintavételezett portok közötti nagy elszigeteltséggel — amely számos alkalmazás számára támogatja az elemzést, mérést és feldolgozást. Mivel passzív eszközökről van szó, fordított irányban is működnek, a jeleket az eszközök irányának és kapcsolási fokának megfelelően injektálják a főútba. Az irányított csatlakozók konfigurációjában van néhány variáció, amint azt alább látni fogjuk.
ideális esetben a csatoló veszteségmentes, illesztett és kölcsönös lenne. A három – és négyportos hálózatok alapvető tulajdonságai az izolálás, a csatolás és az irányíthatóság, amelyek értékeit a csatolók jellemzésére használják. Az ideális csatoló végtelen irányíthatósággal és szigeteléssel rendelkezik, a tervezett alkalmazáshoz kiválasztott kapcsolási tényezővel együtt.
a funkcionális ábra ábra. Az 1.ábra egy irányított csatoló működését szemlélteti, majd a kapcsolódó teljesítményparaméterek leírását. A felső diagram egy 4 portos csatoló, amely magában foglalja mind a kapcsolt (előre), mind az elszigetelt (fordított vagy visszavert) portokat. Az alsó diagram egy 3 portos szerkezet, amely kiküszöböli az izolált portot. Ezt olyan alkalmazásokban használják, amelyeknek csak egyetlen előre kapcsolt kimenetre van szükségük. A 3 portos csatoló fordított irányban csatlakoztatható, ahol a korábban összekapcsolt port lesz az izolált port:
1. ábra: alapvető irányított csatoló konfigurációk
teljesítményjellemzők:
- kapcsolási tényező: ez jelzi a bemeneti teljesítmény azon hányadát (P1-nél), amelyet a kapcsolt porthoz szállítanak, P3
- irányíthatóság: Ez annak a mértéke, hogy a csatoló képes-e elválasztani az előre és hátra terjedő hullámokat, amint azt a kapcsolt (P3) és az izolált (P4) portoknál megfigyelték
- izolálás: a nem kapcsolt terheléshez (P4) leadott teljesítményt jelzi
- beillesztési veszteség: ez a továbbított (P2) porthoz leadott bemeneti teljesítményt (P1) jelenti, amelyet a kapcsolt és az elkülönített portokhoz leadott teljesítmény csökken.
ezen jellemzők értékei dB-ben a következők:
kapcsolás = C = 10 log (P1/P3)
irányíthatóság = D = 10 log (P3/P4)
izolálás = I = 10 log (P1/P4)
beillesztési veszteség = L = 10 log (P1/P2)
irányított kapcsolók:
ez a típusú csatoló három hozzáférhető porttal rendelkezik, amint az az ábrán látható. 2, ahol a negyedik port belsőleg megszűnik a maximális irányíthatóság biztosítása érdekében. Az irányított csatoló alapvető funkciója az izolált (fordított) jel mintavétele. Tipikus alkalmazás a visszavert teljesítmény mérése (vagy közvetve, VSWR). Bár fordítva is csatlakoztatható, az ilyen típusú csatoló nem kölcsönös. Mivel az egyik kapcsolt Port belső lezárással rendelkezik, csak egy kapcsolt jel áll rendelkezésre. Előremenő irányban (az ábra szerint) a kapcsolt port mintázza a fordított hullámot, de ha fordított irányban csatlakozik (RF bemenet a jobb oldalon), akkor a kapcsolt port az előremenő hullám mintája lenne, amelyet a kapcsolási tényező csökkent. Ezzel a csatlakozással az eszköz mintavevőként használható jelmérésre, vagy a kimeneti jel egy részének visszacsatoló áramkörbe történő továbbítására.
2. ábra: 50 ohmos irányított csatoló
előnyök:
- teljesítmény lehet optimalizálni az előre útvonal
- nagy directivity and isolation
- a Directivity egy csatoló erősen befolyásolja az impedancia mérkőzés által nyújtott végződés az elszigetelt port. A felmondás belső berendezése biztosítja a nagy teljesítményt
hátrányok:
- a Csatolás csak az előremeneti útvonalon érhető el
- nincs csatoltvonal
- a kapcsolt port teljesítménye kisebb, mint a bemeneti port, mert a kapcsolt portra alkalmazott teljesítmény szinte teljesen eloszlik a belső végződésben.
példa:
Mini-áramkörök a ZCDC20-E18653+ egy koaxiális irányított csatoló, 20 dB névleges csatlakozással a 18-65 GHz-es frekvenciatartományban. Ez a modell RF bemeneti teljesítményt biztosít 12W-ig, és 0-ig terjedő egyenáramot ad át.48A
3. ábra: Teljesítménygörbék a Mini-áramkörök ZCDC20-E18653 +
kétirányú csatlakozókhoz:
ennek a csatolótípusnak négy portja van, amelyek mindegyike elérhető az ügyfél számára. Szimmetrikus kialakítású, amely lehetővé teszi az előre és hátra jelek egyidejű mintavételét. A tervező felelőssége mindkét összekapcsolt port megfelelő illesztése vagy megszüntetése.
4. ábra: Kétirányú csatoló sematikus
előnyök:
- szimmetrikus kialakítás
- a bemeneti és kimeneti portok felcserélhetők
- két távvezeték van. A kapcsolt vonal ugyanúgy működik, mint a fővonal
- előre-és hátrameneti kapcsolóval rendelkezik
hátrányok:
- a tervezés kritikus fontosságú a jó teljesítmény fenntartásához mindkét irányban.
- a csatoló iránya attól függ, hogy az elkülönített port mennyire van lezárva.
példa:
Mini-áramkörök ‘ ZGBDC35-93HP+ egy koaxiális kétirányú csatoló 35 dB névleges csatolással a 900-9000 MHz frekvenciatartományban. Ez a modell 250 W-os RF bemeneti teljesítménykezelést és 3A-ig terjedő egyenáramot biztosít
ábra 5: teljesítmény görbék Mini-áramkörök ZGBDC-93HP + kétirányú csatoló.
Kétirányú Csatlakozók:
ez a harmadik típusú csatoló két 3 portos csatoló kombinációja, amelyek fő vonalai lépcsőzetesek, és belső végződésű portjaik egymással szemben vannak a csatolók közötti interfészen. Ez a konfiguráció kétirányú csatoló műveletet biztosít, de a kapcsolt portok független használatával. Az elsődleges előny az, hogy az egyik portra alkalmazott nem megfelelő terhelés nem befolyásolja a másikat.
6. ábra: kétirányú csatoló sematikus
előnyök:
- teljesítmény lehet optimalizálni mind előre, mind hátra pályák
- nagyobb irányíthatóság és elszigeteltség érhető el
- biztosítja előre, illetve hátra kapcsolási
- Directivity egy út nem befolyásolja mismatch jelen a másik út
- is fel lehet használni, hogy egyszerre figyelemmel kíséri mind az előre, mind a hátrameneti teljesítmény a rendszer
hátrányok:
- általában magában foglalja a két back-to-back irányított csatolók
- nagyobb méretű, mint irányított és kétirányú csatolók
- Nincs csatolt vonal van jelen (nem hozzáférhető mindkét végén)
- nagyobb beillesztési veszteség, mint az egyirányú és kétirányú csatolók
példa
Mini áramkörök DDCH-50-13+ egy stripline-alapú felületre szerelhető kétirányú csatoló 50 dB névleges kapcsolási aránnyal a 20-1000 MHz frekvenciatartományban. Ez a modell akár 120 W-os RF bemeneti teljesítménykezelést és 4A-ig terjedő egyenáramot biztosít.
7. ábra: Teljesítménygörbék a Ddch Mini áramkörökhöz-50-13+ kétirányú csatlakozó
irányított csatlakozó alkalmazások
az ábrán látható módon csatlakoztatva. A 2. ábrán a csatoló a visszavert hullám mintáját biztosítja a kapcsolt porton. Ez lehetővé teszi a visszavert teljesítmény mérését, ami a terhelés eltérésének mértékét jelenti. Az adó kimenetére helyezve ez a konfiguráció figyelemmel kísérheti az antennarendszer VSWR-jét, mind mérés, mind monitorozás céljából. Számos RF rendszer tartalmazza a minimális VSWR beállítását, míg mások magukban foglalják a túlzott VSWR észlelését az áramkör védelme érdekében, általában az áramellátás csökkentésével vagy leállításával.
8. ábra: egy 3 portos irányított csatoló vázlata egyszerű reflektométer beállításban.
előremenő mintavétel
hátramenetben történő csatlakoztatáskor a kapcsolt port a kimenet (előremenő jel) mintáját adja, amelyet a kapcsolási tényező csillapít. Ez a minta felhasználható hullámforma-monitorozásra, spektrum-elemzésre és egyéb vizsgálati és mérési funkciókra.
szintezett generátor
a minta visszacsatoló áramkörök meghajtására is használható. Ennek a típusnak az egyik fontos alkalmazása a jelgenerátor amplitúdójának kiegyenlítése, állandó jelforrás biztosítása a tesztrendszer számára.
9. ábra: Egy 3 portos irányított csatoló vázlata egy kiegyenlített generátor beállításban.
vevőkészülék intermodulációs tesztbeállítása
a 2-tónusú vizsgálat tesztjelei kombinálhatók akár irányított csatolóban, akár hálózati kombinátban. Mindkét módszer biztosítja a szükséges szigetelést a jelforrások között.
10. ábra: 3-portos irányított csatoló vázlata a vevő intermodulációs tesztbeállításában.
kétirányú csatoló Alkalmazások
bár a visszavert teljesítmény vagy a VSWR fontos, hasznosabb lehet egyszerre mintát venni mind az előre, mind a visszavert jelekből. Ezt a funkciót egy kétirányú csatoló biztosítja, amely lehetővé teszi a kimeneti teljesítmény (előre) és a visszavert teljesítmény (hátra) ellenőrzését vagy mérését. A beépített teszt (BIT) rendszerek, a gyártási tesztelés és a rutinszerű működési ellenőrzés mind a kétirányú kapcsolás előnyeit élvezik.
Reflektométer
ez egy áramköri elem, amely biztosítja az előremenő teljesítmény és a visszavert teljesítmény mérését (jellemzően VSWR-ként kalibrálva). Ez egy gyakori és rendkívül hasznos tesztfunkció az RF laboratóriumi és gyártási tesztkörnyezetekben. A reflektométer lehet önálló teljesítmény/VSWR mérőműszer mintavételi része, vagy beépíthető egy tesztrendszerbe, kommunikációs berendezésbe vagy más RF rendszerbe (pl. MRI vagy RF fűtés).
kétirányú csatoló Alkalmazások
a fentiek szerint, valamint az ábrán. 4, a kétirányú csatoló kétirányú csatolóként működik, de külön előre és hátra kapcsolási útvonalakkal rendelkezik. Ez elszigetelést biztosít, amely kiküszöböli az egyik út eltérésének hatásait a másik úton.
Reflektométer (pontosabb eredmények, mint a kétirányú)
a két-és kétirányú csatlakozók tipikus használata a reflektométer. Ha kettős csatolóval hajtják végre, a pontosság javul, különösen olyan körülmények között, amikor az egyik vagy a másik összekapcsolt portnak jelentős eltérése lehet.
Összegzés
az irányított kapcsolók fontos eszközök az RF rendszerekben. A jel terjedésének előre vagy hátra történő mintavételének képessége lehetővé teszi a tesztelés, mérés, monitorozás, visszacsatolás és vezérlés széles körű alkalmazását. Ez a megjegyzés segít a rendszertervezőknek megérteni a csatoló funkcióját, architektúráját és teljesítményét, hogy kiválasszák a megfelelő típust az adott alkalmazáshoz.
keresse meg a megfelelő irányított, kétirányú vagy kétirányú csatoló az alkalmazás a több száz Mini-áramkörök katalógusban.