Urvashi Sengal
Applikasjonsingeniør, Mini-Kretser
Retningskoblinger er en viktig type signalbehandlingsenhet. Deres grunnleggende funksjon er å prøve RF-signaler med en forhåndsbestemt koblingsgrad, med høy isolasjon mellom signalportene og de samplede portene — som støtter analyse, måling og behandling for mange applikasjoner. Siden de er passive enheter, opererer de også i motsatt retning, med signaler injisert i hovedbanen i henhold til enhetens retning og koblingsgrad. Det er noen variasjoner i konfigurasjonen av retningskoblinger, som vi skal se nedenfor.
Ideelt sett ville en kobling være lossless, matchet og gjensidig. De grunnleggende egenskapene til tre-og fire-portnett er isolasjon, kobling og retning, hvis verdier brukes til å karakterisere koblingene. En ideell kobler har uendelig retning og isolasjon, sammen med en koblingsfaktor valgt for den tilsiktede applikasjonen.
funksjonsdiagrammet I Fig. 1 illustrerer driften av en retningskobling, etterfulgt av en beskrivelse av de relaterte ytelsesparametrene. Toppdiagrammet er en 4-portkobling, som inkluderer både koblede (fremover) og isolerte (revers eller reflekterte) porter. Det nedre diagrammet er en 3-port struktur, som eliminerer den isolerte porten. Dette brukes i applikasjoner som bare trenger en enkelt foroverkoblet utgang. 3-portkoblingen kan kobles i motsatt retning, hvor porten som tidligere var koblet, blir den isolerte porten:
Figur 1: Grunnleggende retningskoblingskonfigurasjoner
Ytelsesegenskaper:
- Koblingsfaktor: dette indikerer brøkdelen av inngangseffekten (Ved P1) som leveres til den koblede porten, P3
- Direktivitet: Dette er et mål på koblingens evne til å skille bølger som forplanter seg i forover og bakover, som observert ved de koblede (P3) og isolerte (p4) portene
- Isolasjon: Indikerer kraften som leveres til den frakoblede lasten (P4)
- Innsettingstap: dette står For inngangseffekten (P1) levert til den overførte (P2) porten,som reduseres med strøm levert til de koblede og isolerte portene.
verdiene av disse egenskapene i dB er:
Kobling = C = 10 logg (P1/P3)
Retnings = D = 10 logg (P3/P4)
Isolasjon = i = 10 logg (P1/P4)
Innsettingstap = L = 10 logg (P1/P2)
Retningskoblinger:
Denne Typen Kobling har tre tilgjengelige porter, Som Vist I Fig. 2, hvor den fjerde porten er internt avsluttet for å gi maksimal direktivitet. Den grunnleggende funksjonen til en retningskobling er å prøve det isolerte (revers) signalet. En typisk anvendelse er måling av reflektert effekt (eller indirekte, VSWR). Selv om den kan kobles i omvendt, er denne typen kobler ikke gjensidig. Siden en av de koblede portene er internt avsluttet, er bare ett koblet signal tilgjengelig. I fremoverretningen (som vist) prøver den koblede porten omvendt bølge, men hvis den er koblet i motsatt retning (RF-Inngang til høyre), vil den koblede porten være en prøve av fremoverbølgen, redusert av koblingsfaktoren. Med denne tilkoblingen kan enheten brukes som en sampler for signalmåling, eller for å levere en del av utgangssignalet til tilbakemeldingskretser.
Figur 2: 50 Ohm Retningskobling
Fordeler:
- Ytelsen kan optimaliseres for fremoverbanen
- høy direktivitet og isolasjon
- direktiviteten til en kobler påvirkes sterkt av impedansmatchen som tilbys av termineringen ved den isolerte porten. Innredning som oppsigelse internt sikrer høy ytelse
Ulemper:
- Kobling er bare tilgjengelig på den fremre banen
- ingen koblet linje
- den koblede portens effekt er mindre enn inngangsporten fordi strømmen som brukes på den koblede porten, er nesten helt borte i den interne termineringen.
Eksempel:
Mini-Kretser ZCDC20-E18653+ ER en koaksial retningskobling med 20 dB nominell kobling over frekvensområdet 18 til 65 GHz. Denne modellen gir RF inngangseffekt håndtering opp TIL 12W og passerer LIKESTRØM opp til 0.48A
Figur 3: Ytelseskurver For Mini-Kretser ‘ ZCDC20-E18653+
toveis koblinger:
denne koblingstypen har fire porter, alle tilgjengelige for kunden å bruke. Den har en symmetrisk design, slik at forover og bakover signaler som skal samples samtidig. Det er designerens ansvar å riktig matche eller avslutte begge koblede porter.
Figur 4: Toveis kopling skjematisk
Fordeler:
- Symmetrisk design
- Inngangs-og utgangsporter er utskiftbare
- det er to overføringslinjer. Koblet linje fungerer på samme måte som hovedlinjen
- Den har forover og bakover kobling
Ulemper:
- Design er avgjørende for å opprettholde god ytelse i begge retninger.
- retningen til kobleren avhenger av hvor godt den isolerte porten avsluttes.
Eksempel:
Mini-Kretser ‘ ZGBDC35-93HP+ ER en koaksial toveiskobling med 35 dB nominell kobling over frekvensområdet 900 Til 9000 MHz. Denne modellen gir 250W RF inngangseffekt håndtering og passerer LIKESTRØM opp TIL 3A
Figur 5: Ytelseskurver For Mini-Kretser ZGBDC-93HP+ toveis kobling.
Dobbelt Retningskoblinger:
denne tredje typen kobling er en kombinasjon av to 3-portkoblinger med hovedlinjer kaskade, og deres internt terminerte porter vender mot hverandre ved grensesnittet mellom koblingene. Denne konfigurasjonen gir toveis koblingshandling, men med uavhengig bruk av de koblede porter. Den primære fordelen er at en feilmatchet belastning på begge portene ikke vil påvirke den andre.
Figur 6: Skjematisk dobbel retningskobling
Fordeler:
- Ytelsen kan optimaliseres for både forover og bakover baner
- Høyere direktivitet og isolasjon kan oppnås
- Gir forover og bakover kobling
- Direktivitet av en bane er ikke påvirket av mismatch stede på den andre banen
- kan også brukes til å samtidig overvåke både forover og bakover kraften i et system
Ulemper:
- innebærer Vanligvis to retningsbestemte koblinger
- Større størrelse sammenlignet med retningsbestemte og toveis koblinger
- ingen koblet linje er til stede (ikke tilgjengelig i begge ender)
- Høyere innsettingstap enn den enkelt retningsbestemte og toveis koblingen
Eksempel
MINI-Kretser DDCH-50-13+ er en stripline-basert overflate-mount dual-directional coupler med et 50 dB nominelt koblingsforhold over 20 Til 1000 MHz frekvensområde. Denne modellen gir OPPTIL 120W RF inngangseffekt håndtering OG LIKESTRØM passerer opp TIL 4A.
Figur 7: Ytelseskurver For Mini-Kretser DDCH-50-13+ dobbel retningskobling
Retningskobling Programmer
når tilkoblet som vist I Fig. 2, kobleren gir en prøve av den reflekterte bølgen ved den koblede porten. Dette tillater måling av reflektert kraft, som representerer graden av mismatch av lasten. Når den plasseres på senderens utgang, kan denne konfigurasjonen overvåke vswr av antennesystemet, både for måling og overvåking. MANGE RF-systemer inkluderer justeringer for minimum VSWR, mens andre inkluderer deteksjon av overdreven VSWR for kretsbeskyttelse, vanligvis ved enten å redusere strøm eller slå av.
Figur 8: Skjematisk av en 3-port retningskobling i et enkelt reflektometer oppsett.
forward sampling
når den er koblet i revers, gir den koblede porten en prøve av utgangen (forward signal), dempet av koblingsfaktoren. Denne prøven kan brukes til bølgeformovervåking, spektrumanalyse og andre test-og målefunksjoner.
Nivellert generator
prøven kan også brukes til å drive tilbakemeldingskretser. En viktig anvendelse av denne typen er å utjevne amplituden til en signalgenerator, som gir en konstant signalkilde for et testsystem.
Figur 9: Skjematisk av en 3-port retningskobling i et utjevnet generatoroppsett.
Mottaker intermodulasjonstestoppsett
testsignalene for 2-tone testing kan kombineres i enten en retningskobling eller en kraftkombinator. Begge metodene vil gi den nødvendige isolasjonen mellom signalkildene.
Figur 10: Skjematisk av en 3-port retningskobling i en mottakerintermodulasjonstestoppsett.
toveis Koblingsapplikasjoner
selv om reflektert strøm eller VSWR er viktig, kan det være mer nyttig å samtidig prøve både fremover og reflekterte signaler. Denne funksjonen leveres av en toveiskobling, som gjør det mulig å overvåke eller måle utgangseffekt (fremover) og reflektert effekt (bakover). Innebygde testsystemer( BIT), produksjonstesting og rutinemessig driftsovervåking drar nytte av toveis kobling.
Reflectometer
dette er et kretselement som gir måling av fremovereffekt og reflektert effekt (vanligvis kalibrert SOM VSWR). DETTE er en vanlig og svært nyttig testfunksjon i RF laboratorie-og produksjonstestmiljøer. Et reflektometer kan enten være prøvetakingsdelen av et frittstående power / VSWR-måleinstrument, eller det kan implementeres som en komponent i et testsystem, kommunikasjonsutstyr eller annet RF-system (F.eks.
Dual Directional Coupler Programmer
som nevnt ovenfor, Og I Fig. 4, dobbelt retningskoblingen fungerer som en toveiskobling, men med separate forover – og bakoverkoblingsbaner. Dette gir isolasjon som eliminerer effekten av mismatch av en bane på den andre banen.
Reflektometer (mer nøyaktige resultater enn toveis)
den typiske bruken av bi-og dual retningskoblinger er reflektometeret. Når implementert ved hjelp av en dobbel kobling, er nøyaktigheten forbedret, spesielt under forhold der en koplet port eller den andre kan ha betydelig mismatch.
Sammendrag
Retningskoblinger er viktige enheter I RF-systemer. Deres evne til å prøve enten fremover eller bakover retning av signalutbredelse tillater et bredt spekter av applikasjoner i test, måling, overvåking, tilbakemelding og kontroll. Dette notatet skal hjelpe systemdesignere å forstå funksjonen, arkitekturen og ytelsen til kobleren, for å velge en egnet type for deres spesielle applikasjon.
Finn riktig retningsbestemt, toveis eller dual directional coupler for din søknad fra hundrevis I Mini-Kretser katalog.