Les coupleurs directionnels sont des composants d'ondes micro-ondes / millimètres standard dans la mesure des micro-ondes et d'autres systèmes micro-ondes. Ils peuvent être utilisés pour l'isolement, la séparation et le mélange du signal, tels que la surveillance de la puissance, la stabilisation de la puissance de la sortie de la source, l'isolement de la source du signal, le test de balayage de la fréquence de transmission et de réflexion, etc. Il s'agit d'un diviseur de puissance micro-ondes directionnel, et c'est un composant indispensable dans les réflectomètres à fréquence balayée modernes. Habituellement, il existe plusieurs types, tels que le guide d'onde, la ligne coaxiale, le stripline et le microruban.
La figure 1 est un diagramme schématique de la structure. Il comprend principalement deux parties, la ligne principale et la ligne auxiliaire, qui est couplée les unes aux autres à travers diverses formes de petits trous, fentes et lacunes. Par conséquent, une partie de l'entrée d'alimentation du «1» à l'extrémité principale sera couplée à la ligne secondaire. En raison de l'interférence ou de la superposition des vagues, la puissance ne sera transmise que le long de la direction secondaire de la ligne (appelée «avant»), et l'autre il n'y a presque pas de transmission de puissance dans un seul ordre (appelé «revers»)
La figure 2 est un coupleur transversal, l'un des ports du coupleur est connecté à une charge de correspondance intégrée.
Application du coupleur directionnel
1, pour le système de synthèse de puissance
Un coupleur directionnel de 3 dB (communément appelé pont 3DB) est généralement utilisé dans un système de synthèse de fréquence multi-carrier, comme le montre la figure ci-dessous. Ce type de circuit est courant dans les systèmes distribués intérieurs. Après que les signaux F1 et F2 de deux amplificateurs de puissance passent à travers un coupleur directionnel de 3 dB, la sortie de chaque canal contient deux composantes de fréquence F1 et F2, et 3DB réduit l'amplitude de chaque composant de fréquence. Si l'une des bornes de sortie est connectée à une charge absorbante, l'autre sortie peut être utilisée comme source d'alimentation du système de mesure d'intermodulation passive. Si vous devez améliorer davantage l'isolement, vous pouvez ajouter certains composants tels que les filtres et les isolateurs. L'isolement d'un pont 3DB bien conçu peut être supérieur à 33 dB.
Le coupleur directionnel est utilisé dans le système de combinaison de puissance.
La zone de ravin directionnelle comme une autre application de combinaison de puissance est illustrée à la figure (a) ci-dessous. Dans ce circuit, la directivité du coupleur directionnel a été intelligemment appliquée. En supposant que les degrés de couplage des deux coupleurs sont à la fois 10 dB et que la directivité est à la fois 25 dB, l'isolement entre les extrémités F1 et F2 est de 45 dB. Si les entrées de F1 et F2 sont toutes deux de 0 dBm, la sortie combinée est à la fois de -10dbm. Par rapport au coupleur Wilkinson de la figure (b) ci-dessous (sa valeur d'isolement typique est de 20 dB), le même signal d'entrée d'ODBM, après synthèse, il y a -3dbm (sans considérer la perte d'insertion). Par rapport à la condition inter-échantillon, nous augmentons le signal d'entrée de la figure (a) de 7 dB afin que sa sortie soit cohérente avec la figure (b). À l'heure actuelle, l'isolement entre F1 et F2 sur la figure (a) «diminue» «est de 38 dB. Le résultat de la comparaison final est que la méthode de synthèse de puissance du coupleur directionnel est de 18 dB plus élevée que le coupleur de Wilkinson. Ce schéma convient à la mesure d'intermodulation de dix amplificateurs.
Un coupleur directionnel est utilisé dans le système de combinaison de puissance 2
2, utilisé pour la mesure anti-ingérence du récepteur ou la mesure parasite
Dans le système de test et de mesure RF, le circuit illustré dans la figure ci-dessous peut souvent être vu. Supposons que le DUT (appareil ou équipement testé) soit un récepteur. Dans ce cas, un signal d'interférence du canal adjacent peut être injecté dans le récepteur à travers l'extrémité de couplage du coupleur directionnel. Ensuite, un testeur intégré qui leur est connecté via le coupleur directionnel peut tester la résistance du récepteur - des mille performances d'interférence. Si le DUT est un téléphone cellulaire, l'émetteur du téléphone peut être activé par un testeur complet connecté à l'extrémité de couplage du coupleur directionnel. Ensuite, un analyseur de spectre peut être utilisé pour mesurer la sortie parasite du téléphone de la scène. Bien sûr, certains circuits de filtre doivent être ajoutés avant l'analyseur de spectre. Étant donné que cet exemple ne traite que de l'application de coupleurs directionnels, le circuit filtrant est omis.
Le coupleur directionnel est utilisé pour la mesure anti-ingérence du récepteur ou de la hauteur parasite du téléphone cellulaire.
Dans ce circuit d'essai, la directivité du coupleur directionnel est très importante. L'analyseur de spectre connecté à l'extrémité traversant ne souhaite que recevoir le signal du DUT et ne veut pas recevoir le mot de passe de l'extrémité de couplage.
3, pour l'échantillonnage et la surveillance du signal
La mesure et la surveillance en ligne de l'émetteur peuvent être l'une des applications les plus utilisées des coupleurs directionnels. La figure suivante est une application typique de coupleurs directionnels pour la mesure de la station de base cellulaire. Supposons que la puissance de sortie de l'émetteur soit de 43 dbm (20W), le couplage du coupleur directionnel. La capacité est de 30 dB, la perte d'insertion (perte de ligne plus la perte de couplage) est de 0,15 dB. L'extrémité de couplage a un signal de 13 dbm (20 MW) envoyé au testeur de la station de base, la sortie directe du coupleur directionnel est de 42,85 dBm (19,3W), et la fuite est la puissance du côté isolé est absorbée par une charge.
Le coupleur directionnel est utilisé pour la mesure de la station de base.
Presque tous les émetteurs utilisent cette méthode pour l'échantillonnage et la surveillance en ligne, et peut-être que seule cette méthode peut garantir le test de performance de l'émetteur dans des conditions de travail normales. Mais il convient de noter que c'est le même test de l'émetteur, et différents testeurs ont des préoccupations différentes. Prenant l'exemple des stations de base du WCDMA, les opérateurs doivent prêter attention aux indicateurs de leur bande de fréquences de travail (2110 ~ 2170 MHz), comme la qualité du signal, la puissance dans le canal, la puissance du canal adjacente, etc. En vertu de cette prémisse temps.
S'il s'agit du régulateur du spectre radiofréquence - la station de surveillance radio pour tester les indicateurs de la station de base souple, son objectif est entièrement différent. Selon les exigences de spécification de la radio, la plage de fréquences de test est étendue à 9 kHz ~ 12,75 GHz, et la station de base testée est si large. Combien de rayonnement parasites sera généré dans la bande de fréquence et interférer avec le fonctionnement régulier d'autres stations de base? Une préoccupation des stations de surveillance radio. À l'heure actuelle, un coupleur directionnel avec la même bande passante est nécessaire pour l'échantillonnage du signal, mais un coupleur directionnel qui peut couvrir 9KHz ~ 12,75 GHz ne semble pas exister. Nous savons que la longueur du bras de couplage d'un coupleur directionnel est liée à sa fréquence centrale. La bande passante d'un coupleur directionnel ultra-large peut atteindre 5 à 6 bandes d'octave, telles que 0,5 à 18 GHz, mais la bande de fréquence inférieure à 500 MHz ne peut pas être couverte.
4, mesure de l'énergie en ligne
Dans la technologie de mesure de la puissance de type à travers, le coupleur directionnel est un appareil très critique. La figure suivante montre le diagramme schématique d'un système de mesure de haute puissance typique de passage. La puissance avant de l'amplificateur testé est échantillonnée par l'extrémité de couplage avant (borne 3) du coupleur directionnel et envoyée au compteur de puissance. La puissance réfléchie est échantillonnée par la borne de couplage inverse (borne 4) et envoyée au compteur de puissance.
Un coupleur directionnel est utilisé pour une mesure élevée.
Veuillez noter: En plus de recevoir la puissance réfléchie de la charge, la borne de couplage inverse (borne 4) reçoit également la puissance de fuite de la direction avant (borne 1), qui est causée par la directivité du coupleur directionnel. L'énergie réfléchie est ce que le testeur espère mesurer, et la puissance de fuite est la principale source d'erreurs dans la mesure de la puissance réfléchie. La puissance réfléchie et la puissance de fuite sont superposées à l'extrémité de couplage inverse (4 extrémités), puis envoyées au compteur de puissance. Étant donné que les chemins de transmission des deux signaux sont différents, c'est une superposition vectorielle. Si l'entrée de puissance de fuite dans le compteur de puissance peut être comparée à la puissance réfléchie, elle produira une erreur de mesure significative.
Bien sûr, la puissance réfléchie de la charge (fin 2) fuira également à l'extrémité de couplage avant (fin 1, non illustrée dans la figure ci-dessus). Pourtant, son amplitude est minime par rapport à la puissance avant, qui mesure la force avant. L'erreur résultante peut être ignorée.
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Heure du poste: 20 avril 2023