Usmerjeni sklopniki so standardne komponente mikrovalovnih/milimetrskih valov v mikrovalovnih meritvah in drugih mikrovalovnih sistemih. Uporabljajo se lahko za izolacijo, ločevanje in mešanje signalov, kot so spremljanje moči, stabilizacija izhodne moči vira, izolacija vira signala, testiranje frekvenčnega pometanja prenosne in odbojne frekvence itd. Gre za usmerjeni delilnik mikrovalovne moči in je nepogrešljiv sestavni del sodobnih reflektometrov s frekvenčnim pometanjem. Običajno obstaja več vrst, kot so valovod, koaksialni vodnik, trakasti vodnik in mikrotrakasti vodnik.
Slika 1 je shematski diagram strukture. V glavnem vključuje dva dela, glavni vod in pomožni vod, ki sta med seboj povezana z različnimi oblikami majhnih lukenj, rež in vrzeli. Zato bo del vhodne moči iz "1" na koncu glavnega voda povezan s sekundarnim vodnikom. Zaradi interference ali superpozicije valov se bo moč prenašala le po sekundarnem vodniku - v eno smer (imenovano "naprej") in v drugo. V enem vrstnem redu (imenovanem "nazaj") skoraj ni prenosa moči.
Slika 2 prikazuje navzkrižno usmerjeni sklopnik, pri čemer je eno od vrat v sklopniku priključeno na vgrajeno ujemajočo se obremenitev.
Uporaba smernega sklopnika
1, za sistem sinteze moči
3dB smerni sklopnik (splošno znan kot 3dB most) se običajno uporablja v sistemu za sintezo več nosilnih frekvenc, kot je prikazano na spodnji sliki. Ta vrsta vezja je pogosta v notranjih porazdeljenih sistemih. Ko signala f1 in f2 iz dveh ojačevalnikov moči preideta skozi 3dB smerni sklopnik, izhod vsakega kanala vsebuje dve frekvenčni komponenti f1 in f2, 3dB pa zmanjša amplitudo vsake frekvenčne komponente. Če je eden od izhodnih terminalov priključen na absorpcijsko obremenitev, se lahko drugi izhod uporabi kot vir napajanja pasivnega sistema za merjenje intermodulacije. Če želite dodatno izboljšati izolacijo, lahko dodate nekaj komponent, kot so filtri in izolatorji. Izolacija dobro zasnovanega 3dB mostu je lahko večja od 33 dB.
Usmerjeni sklopnik se uporablja v sistemu za združevanje moči ena.
Območje usmerjenega žleba kot še ena uporaba združevanja moči je prikazano na spodnji sliki (a). V tem vezju je bila usmerjenost usmerjenega sklopnika pametno uporabljena. Ob predpostavki, da sta stopnji sklopitve obeh sklopnikov 10 dB, usmerjenost obeh pa 25 dB, je izolacija med koncema f1 in f2 45 dB. Če sta vhoda f1 in f2 oba 0 dBm, je skupni izhod oba -10 dBm. V primerjavi z Wilkinsonovim sklopnikom na spodnji sliki (b) (njegova tipična vrednost izolacije je 20 dB) je pri enakem vhodnem signalu OdBm po sintezi -3 dBm (brez upoštevanja vstavitvene izgube). V primerjavi z medvzorčnim pogojem povečamo vhodni signal na sliki (a) za 7 dB, tako da je njegov izhod skladen s sliko (b). V tem času se izolacija med f1 in f2 na sliki (a) »zmanjša« za 38 dB. Končni rezultat primerjave je, da je metoda sinteze moči smernega sklopnika za 18 dB višja od Wilkinsonovega sklopnika. Ta shema je primerna za meritve intermodulacije desetih ojačevalnikov.
V sistemu za združevanje moči 2 se uporablja smerni sklopnik
2, uporablja se za merjenje motenj sprejemnika ali merjenje lažnih signalov
V RF testnem in merilnem sistemu pogosto vidimo vezje, prikazano na spodnji sliki. Recimo, da je DUT (naprava ali oprema, ki se preskuša) sprejemnik. V tem primeru se lahko signal motenj sosednjega kanala vbrizga v sprejemnik prek sklopnega konca smernega sklopnika. Nato lahko integrirani tester, ki je nanj priključen prek smernega sklopnika, preizkusi upornost sprejemnika – delovanje tisočkratne motnje. Če je DUT mobilni telefon, se lahko oddajnik telefona vklopi s celovitim testerjem, priključenim na sklopni konec smernega sklopnika. Nato se lahko za merjenje lažnega izhoda scenskega telefona uporabi spektralni analizator. Seveda je treba pred spektralnim analizatorjem dodati nekaj filtrirnih vezij. Ker ta primer obravnava le uporabo smernih sklopnikov, je filtrirno vezje izpuščeno.
Usmerjeni sklopnik se uporablja za merjenje motenj sprejemnika ali lažne višine mobilnega telefona.
V tem testnem vezju je usmerjenost smernega sklopnika zelo pomembna. Spektralni analizator, priključen na prehodni konec, želi sprejemati le signal iz preizkušene naprave in ne želi prejemati gesla iz sklopnega konca.
3, za vzorčenje in spremljanje signala
Spletno merjenje in spremljanje oddajnika je morda ena najpogosteje uporabljenih aplikacij smernih sklopnikov. Naslednja slika prikazuje tipično uporabo smernih sklopnikov za merjenje mobilnih baznih postaj. Predpostavimo, da je izhodna moč oddajnika 43 dBm (20 W), sklop smernega sklopnika pa 30 dB, vstavljena izguba (izguba v liniji plus izguba sklopke) pa 0,15 dB. S sklopnika se na preizkuševalec bazne postaje pošlje signal 13 dBm (20 mW), neposredni izhod smernega sklopnika pa je 42,85 dBm (19,3 W), uhajanje pa je ... Moč na izolirani strani absorbira obremenitev.
Usmerjeni sklopnik se uporablja za meritve bazne postaje.
Skoraj vsi oddajniki uporabljajo to metodo za spletno vzorčenje in spremljanje in morda le ta metoda lahko zagotovi preizkus delovanja oddajnika v normalnih delovnih pogojih. Vendar je treba opozoriti, da je enak preizkus oddajnika in da imajo različni preizkuševalci različne pomisleke. Na primer pri baznih postajah WCDMA morajo operaterji biti pozorni na kazalnike v svojem delovnem frekvenčnem pasu (2110~2170MHz), kot so kakovost signala, moč v kanalu, moč sosednjega kanala itd. V skladu s tem bodo proizvajalci na izhodni konec bazne postaje namestili ozkopasovni (npr. 2110~2170MHz) usmerjeni sklopnik za spremljanje delovnih pogojev oddajnika v pasu in njihovo kadar koli pošiljanje v nadzorni center.
Če gre za regulator radiofrekvenčnega spektra – radijsko nadzorno postajo za testiranje indikatorjev mehkih baznih postaj, je njen fokus povsem drugačen. V skladu z zahtevami specifikacije za upravljanje radia je testno frekvenčno območje razširjeno na 9 kHz~12,75 GHz, testirana bazna postaja pa je tako široka. Koliko lažnega sevanja bo nastalo v frekvenčnem pasu in bo motilo normalno delovanje drugih baznih postaj? To je skrb radijskih nadzornih postaj. Trenutno je za vzorčenje signala potreben smerni sklopnik z enako pasovno širino, vendar smerni sklopnik, ki bi lahko pokril 9 kHz~12,75 GHz, očitno ne obstaja. Vemo, da je dolžina sklopne roke smernega sklopnika povezana z njegovo osrednjo frekvenco. Pasovna širina ultra širokopasovnega smernega sklopnika lahko doseže 5-6 oktavni pas, na primer 0,5-18 GHz, vendar frekvenčnega pasu pod 500 MHz ni mogoče pokriti.
4, spletno merjenje moči
Pri tehnologiji merjenja moči s prehodnim priključkom je smerni sklopnik zelo pomembna naprava. Naslednja slika prikazuje shematski diagram tipičnega prehodnega sistema za merjenje visoke moči. Prehodno moč iz preizkušanega ojačevalnika vzorči konec smernega sklopnika (priključek 3) in jo pošlje merilniku moči. Odbito moč vzorči priključek za povratni sklopnik (priključek 4) in jo pošlje merilniku moči.
Za merjenje velike moči se uporablja smerni sklopnik.
Opomba: Poleg sprejema odbite moči iz bremena, priključek za povratno sklopko (priključek 4) sprejema tudi uhajanje moči iz smeri naprej (priključek 1), kar je posledica usmerjenosti usmerjenega sklopnika. Preizkuševalec želi izmeriti odbito energijo, uhajanje moči pa je glavni vir napak pri merjenju odbite moči. Odbita moč in uhajanje moči se superponirata na koncu povratne sklopke (4 konci) in nato pošljeta v merilnik moči. Ker sta prenosni poti obeh signalov različni, gre za vektorsko superpozicijo. Če je mogoče primerjati vhodno moč uhajanja, ki jo dovaja merilnik moči, z odbito močjo, bo to povzročilo znatno napako pri merjenju.
Seveda bo odbita moč iz bremena (konec 2) uhajala tudi na konec s premičnim priklopom (konec 1, ki ni prikazan na zgornji sliki). Kljub temu je njena velikost minimalna v primerjavi z močjo, ki meri premični tok. Nastalo napako lahko zanemarimo.
Podjetje Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. s sedežem v kitajski "Silicijevi dolini" – Beijing Zhongguancun, je visokotehnološko podjetje, namenjeno domačim in tujim raziskovalnim ustanovam, raziskovalnim inštitutom, univerzam in podjetniškemu znanstvenoraziskovalnemu osebju. Naše podjetje se ukvarja predvsem z neodvisnimi raziskavami in razvojem, načrtovanjem, proizvodnjo in prodajo optoelektronskih izdelkov ter ponuja inovativne rešitve in profesionalne, prilagojene storitve za znanstvene raziskovalce in industrijske inženirje. Po letih neodvisnih inovacij je oblikovalo bogato in dovršeno serijo fotoelektričnih izdelkov, ki se pogosto uporabljajo v komunalni, vojaški, prometni, elektroenergetski, finančni, izobraževalni, medicinski in drugih panogah.
Veselimo se sodelovanja z vami!
Čas objave: 20. april 2023