Направленные ответвители являются стандартными компонентами СВЧ/ММ-волн в микроволновых измерениях и других микроволновых системах. Они могут использоваться для изоляции, разделения и смешивания сигналов, например, для мониторинга мощности, стабилизации выходной мощности источника, изоляции источника сигнала, тестирования частоты передачи и отражения и т. д. Это направленный микроволновый делитель мощности, и он является незаменимым компонентом в современных рефлектометрах с качающейся частотой. Обычно существует несколько типов, таких как волновод, коаксиальная линия, полосковая линия и микрополосковая линия.
Рисунок 1 представляет собой схематическую диаграмму структуры. Она в основном включает две части, основную линию и вспомогательную линию, которые соединены друг с другом через различные формы небольших отверстий, щелей и зазоров. Таким образом, часть мощности, поступающей от «1» на конце основной линии, будет соединена со вторичной линией. Из-за интерференции или суперпозиции волн мощность будет передаваться только по вторичной линии — в одном направлении (называемом «прямым»), а в другом — в одном направлении (называемом «обратным») передача мощности практически отсутствует.
На рисунке 2 представлен перекрестно-направленный ответвитель, один из портов которого подключен к встроенной согласующей нагрузке.
Применение направленного ответвителя
1, для системы синтеза мощности
Направленный ответвитель 3 дБ (обычно известный как мост 3 дБ) обычно используется в системе синтеза частот с несколькими несущими, как показано на рисунке ниже. Этот тип схемы распространен в распределенных системах внутри помещений. После того, как сигналы f1 и f2 от двух усилителей мощности проходят через направленный ответвитель 3 дБ, выход каждого канала содержит две частотные компоненты f1 и f2, а 3 дБ уменьшает амплитуду каждой частотной компоненты. Если один из выходных терминалов подключен к поглощающей нагрузке, другой выход может использоваться в качестве источника питания пассивной системы измерения интермодуляции. Если вам нужно еще больше улучшить изоляцию, вы можете добавить некоторые компоненты, такие как фильтры и изоляторы. Изоляция хорошо спроектированного моста 3 дБ может быть более 33 дБ.
Направленный ответвитель используется в системе суммирования мощности один.
Область направленного оврага как еще одно применение объединения мощности показана на рисунке (a) ниже. В этой схеме направленность направленного ответвителя была применена умело. Предполагая, что степени связи двух ответвителей составляют 10 дБ, а направленность — 25 дБ, изоляция между концами f1 и f2 составляет 45 дБ. Если входы f1 и f2 оба равны 0 дБм, объединенный выходной сигнал составляет -10 дБм. По сравнению с ответвителем Уилкинсона на рисунке (b) ниже (его типичное значение изоляции составляет 20 дБ), тот же входной сигнал OdBm после синтеза составляет -3 дБм (без учета вносимых потерь). По сравнению с условием между выборками мы увеличиваем входной сигнал на рисунке (a) на 7 дБ, чтобы его выходной сигнал соответствовал рисунку (b). В это время изоляция между f1 и f2 на рисунке (a) «уменьшается» «составляет 38 дБ. Окончательный результат сравнения заключается в том, что метод синтеза мощности направленного ответвителя на 18 дБ выше, чем у ответвителя Уилкинсона. Эта схема подходит для измерения интермодуляции десяти усилителей.
В системе объединения мощности 2 используется направленный ответвитель.
2, используется для измерения помехоустойчивости приемника или измерения ложных сигналов
В системе тестирования и измерения радиочастот часто можно увидеть схему, показанную на рисунке ниже. Предположим, что DUT (тестируемое устройство или оборудование) является приемником. В этом случае сигнал помехи соседнего канала может быть введен в приемник через соединительный конец направленного ответвителя. Затем интегрированный тестер, подключенный к ним через направленный ответвитель, может проверить сопротивление приемника — тысячную помехоустойчивость. Если DUT является сотовым телефоном, передатчик телефона может быть включен комплексным тестером, подключенным к соединительному концу направленного ответвителя. Затем можно использовать анализатор спектра для измерения паразитного выхода телефона сцены. Конечно, перед анализатором спектра следует добавить некоторые схемы фильтров. Поскольку в этом примере обсуждается только применение направленных ответвителей, схема фильтров опущена.
Направленный ответвитель используется для измерения помехоустойчивости приемника или ложной высоты сотового телефона.
В этой тестовой схеме направленность направленного ответвителя очень важна. Анализатор спектра, подключенный к сквозному концу, хочет только получить сигнал от DUT и не хочет получать пароль от соединительного конца.
3, для выборки и мониторинга сигнала
Измерение и мониторинг передатчика в режиме реального времени может быть одним из наиболее широко используемых применений направленных ответвителей. На следующем рисунке показано типичное применение направленных ответвителей для измерения базовой станции сотовой связи. Предположим, что выходная мощность передатчика составляет 43 дБм (20 Вт), связь направленного ответвителя. Емкость составляет 30 дБ, вносимые потери (потери линии плюс потери связи) составляют 0,15 дБ. Соединительный конец имеет сигнал 13 дБм (20 мВт), отправленный на тестер базовой станции, прямой выход направленного ответвителя составляет 42,85 дБм (19,3 Вт), а утечка составляет Мощность на изолированной стороне поглощается нагрузкой.
Направленный ответвитель используется для измерения базовой станции.
Почти все передатчики используют этот метод для онлайн-выборки и мониторинга, и, возможно, только этот метод может гарантировать проверку производительности передатчика в нормальных рабочих условиях. Но следует отметить, что тест передатчика один и тот же, и у разных тестеров разные проблемы. Если взять в качестве примера базовые станции WCDMA, операторы должны обращать внимание на показатели в своем рабочем диапазоне частот (2110~2170 МГц), такие как качество сигнала, мощность в канале, мощность в соседнем канале и т. д. Исходя из этого, производители установят на выходном конце базовой станции узкополосный (например, 2110~2170 МГц) направленный ответвитель для мониторинга рабочих условий передатчика в диапазоне и отправки его в центр управления в любое время.
Если это регулятор радиочастотного спектра - станция радиомониторинга для проверки индикаторов мягкой базовой станции, ее фокус совершенно другой. Согласно требованиям спецификации управления радио, диапазон тестовых частот расширен до 9 кГц ~ 12,75 ГГц, а тестируемая базовая станция настолько широка. Сколько паразитного излучения будет генерироваться в полосе частот и мешать нормальной работе других базовых станций? Проблема станций радиомониторинга. В настоящее время для дискретизации сигнала требуется направленный ответвитель с той же полосой пропускания, но направленного ответвителя, который может охватывать диапазон 9 кГц ~ 12,75 ГГц, похоже, не существует. Мы знаем, что длина соединительного плеча направленного ответвителя связана с его центральной частотой. Полоса пропускания сверхширокополосного направленного ответвителя может достигать 5-6 октавных полос, таких как 0,5-18 ГГц, но полоса частот ниже 500 МГц не может быть охвачена.
4. Измерение мощности в режиме онлайн
В технологии измерения мощности сквозного типа направленный ответвитель является очень важным устройством. На следующем рисунке показана принципиальная схема типичной системы измерения мощности сквозного типа. Прямая мощность от тестируемого усилителя отбирается концом прямой связи (терминал 3) направленного ответвителя и отправляется на измеритель мощности. Отраженная мощность отбирается концом обратной связи (терминал 4) и отправляется на измеритель мощности.
Для измерения высокой мощности используется направленный ответвитель.
Обратите внимание: в дополнение к получению отраженной мощности от нагрузки, клемма обратной связи (клемма 4) также получает мощность утечки с прямого направления (клемма 1), что вызвано направленностью направленного ответвителя. Отраженная энергия - это то, что тестер надеется измерить, а мощность утечки - это основной источник ошибок при измерении отраженной мощности. Отраженная мощность и мощность утечки накладываются на конец обратной связи (концы 4), а затем отправляются на измеритель мощности. Поскольку пути передачи двух сигналов различны, это векторная суперпозиция. Если мощность утечки, введенную в измеритель мощности, можно сравнить с отраженной мощностью, это приведет к значительной ошибке измерения.
Конечно, отраженная мощность от нагрузки (конец 2) также будет просачиваться на передний конец связи (конец 1, не показанный на рисунке выше). Тем не менее, ее величина минимальна по сравнению с прямой мощностью, которая измеряет прямую силу. Полученную ошибку можно игнорировать.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., расположенная в «Кремниевой долине» Китая — Пекин Чжунгуаньцунь, является высокотехнологичным предприятием, предназначенным для обслуживания отечественных и зарубежных научно-исследовательских учреждений, научно-исследовательских институтов, университетов и научно-исследовательского персонала предприятий. Наша компания в основном занимается независимыми исследованиями и разработками, проектированием, производством, продажей оптоэлектронной продукции, а также предоставляет инновационные решения и профессиональные, персонализированные услуги для научных исследователей и промышленных инженеров. После многих лет независимых инноваций она сформировала богатую и совершенную серию фотоэлектрических продуктов, которые широко используются в муниципальной, военной, транспортной, электроэнергетической, финансовой, образовательной, медицинской и других отраслях.
Мы будем рады сотрудничеству с Вами!
Время публикации: 20-04-2023