หลักการทำงานของไดเรคชั่นคัปเปลอร์

ข้อต่อปรับทิศทางเป็นส่วนประกอบคลื่นไมโครเวฟ/มิลลิเมตรมาตรฐานในการตรวจวัดไมโครเวฟและระบบไมโครเวฟอื่นๆ สามารถใช้สำหรับการแยกสัญญาณ การแยก และการผสม เช่นการตรวจสอบพลังงาน การรักษาเสถียรภาพของพลังงานเอาต์พุตของแหล่งกำเนิด การแยกแหล่งกำเนิดสัญญาณ การทดสอบการกวาดความถี่การส่งและการสะท้อน ฯลฯ เป็นตัวแบ่งพลังงานไมโครเวฟแบบทิศทาง และเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ ในรีเฟล็กโตมิเตอร์แบบกวาดความถี่สมัยใหม่ โดยปกติแล้วจะมีหลายประเภท เช่น ท่อนำคลื่น เส้นโคแอกเชียล สตริปไลน์ และไมโครสตริป

รูปที่ 1 เป็นแผนผังของโครงสร้าง โดยส่วนใหญ่จะประกอบด้วยสองส่วน ได้แก่ สายฉีดและสายเสริม ซึ่งเชื่อมต่อเข้าด้วยกันผ่านรูเล็กๆ กรีด และช่องว่างในรูปแบบต่างๆ ดังนั้นส่วนหนึ่งของกำลังไฟฟ้าเข้าจาก "1" ที่ปลายสายหลักจะต่อเข้ากับสายรอง เนื่องจากการรบกวนหรือการซ้อนทับของคลื่น กำลังจะถูกส่งไปตามเส้นรอง - ทิศทางเดียวเท่านั้น (เรียกว่า "ไปข้างหน้า") และอีกเส้นหนึ่ง แทบไม่มีการส่งกำลังในลำดับเดียว (เรียกว่า "ย้อนกลับ")

รูปที่ 2 เป็นตัวเชื่อมต่อแบบข้ามทิศทาง หนึ่งในพอร์ตในตัวเชื่อมต่อเชื่อมต่อกับโหลดที่ตรงกันในตัว

แอพลิเคชันของ Directional Coupler

1 สำหรับระบบการสังเคราะห์พลังงาน
ไดนามิกคัปเปลอร์ 3dB (ที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อบริดจ์ 3dB) มักใช้ในระบบการสังเคราะห์ความถี่หลายพาหะ ดังแสดงในรูปด้านล่าง วงจรชนิดนี้พบได้ทั่วไปในระบบกระจายภายในอาคาร หลังจากที่สัญญาณ f1 และ f2 จากเพาเวอร์แอมป์สองตัวผ่านตัวต่อทิศทาง 3dB เอาต์พุตของแต่ละช่องสัญญาณจะมีส่วนประกอบความถี่สองตัว f1 และ f2 และ 3dB จะลดแอมพลิจูดของส่วนประกอบความถี่แต่ละตัว หากขั้วต่อเอาต์พุตตัวใดตัวหนึ่งเชื่อมต่อกับโหลดดูดซับ เอาต์พุตอีกตัวหนึ่งจะสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานของระบบการวัดอินเทอร์มอดูเลชั่นแบบพาสซีฟได้ หากคุณต้องการปรับปรุงการแยกเพิ่มเติม คุณสามารถเพิ่มส่วนประกอบบางอย่าง เช่น ตัวกรองและตัวแยก การแยกตัวของบริดจ์ 3dB ที่ออกแบบมาอย่างดีสามารถมีได้มากกว่า 33dB
 
ข้อต่อทิศทางใช้ในระบบรวมกำลังหนึ่ง
พื้นที่ลำห้วยทิศทางเป็นการประยุกต์ใช้การรวมกำลังอื่นดังแสดงในรูป (a) ด้านล่าง ในวงจรนี้ ทิศทางของไดเรกชันคัปเปลอร์ถูกนำมาใช้อย่างชาญฉลาด สมมติว่าระดับคัปปลิ้งของข้อต่อทั้งสองมีทั้ง 10dB และทิศทางเป็นทั้ง 25dB การแยกระหว่างปลาย f1 และ f2 จะเป็น 45dB หากอินพุตของ f1 และ f2 มีค่าทั้งคู่ 0dBm เอาต์พุตรวมจะเป็น -10dBm ทั้งคู่ เมื่อเปรียบเทียบกับตัวเชื่อมต่อ Wilkinson ในรูป (b) ด้านล่าง (ค่าการแยกโดยทั่วไปคือ 20dB) สัญญาณอินพุตเดียวกันของ OdBm หลังจากการสังเคราะห์จะมี -3dBm (โดยไม่พิจารณาการสูญเสียการแทรก) เมื่อเปรียบเทียบกับเงื่อนไขระหว่างตัวอย่าง เราจะเพิ่มสัญญาณอินพุตในรูป (a) ขึ้น 7dB เพื่อให้เอาต์พุตสอดคล้องกับรูป (b) ในเวลานี้ การแยกระหว่าง f1 และ f2 ในรูป (a) “ลดลง” “คือ 38 dB ผลการเปรียบเทียบขั้นสุดท้ายคือวิธีการสังเคราะห์กำลังของไดเรชันนัลคัปเปลอร์นั้นสูงกว่าวิลคินสันคัปเปิ้ลถึง 18dB รูปแบบนี้เหมาะสำหรับการวัดอินเทอร์โมดูเลชั่นของแอมพลิฟายเออร์ 10 ตัว

ข้อต่อทิศทางใช้ในระบบรวมกำลัง 2

2 ใช้สำหรับการวัดการป้องกันการรบกวนตัวรับสัญญาณหรือการวัดปลอม
ในระบบทดสอบและวัด RF มักจะเห็นวงจรที่แสดงในภาพด้านล่าง สมมติว่า DUT (อุปกรณ์หรืออุปกรณ์ที่ทดสอบ) เป็นเครื่องรับ ในกรณีนั้น สัญญาณรบกวนช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันสามารถถูกฉีดเข้าไปในเครื่องรับผ่านทางปลายคัปปลิ้งของไดเร็กชันคัปเปลอร์ จากนั้นผู้ทดสอบแบบรวมที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์เหล่านี้ผ่านไดเรกชันคัปเปลอร์สามารถทดสอบความต้านทานของตัวรับสัญญาณ—ประสิทธิภาพการรบกวนนับพัน หาก DUT เป็นโทรศัพท์มือถือ เครื่องส่งสัญญาณของโทรศัพท์สามารถเปิดได้โดยผู้ทดสอบที่ครอบคลุมซึ่งเชื่อมต่อกับปลายข้อต่อของตัวต่อทิศทาง จากนั้นสามารถใช้เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเพื่อวัดเอาต์พุตปลอมของโทรศัพท์ฉากได้ แน่นอนว่าควรเพิ่มวงจรตัวกรองบางตัวก่อนเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม เนื่องจากตัวอย่างนี้กล่าวถึงเฉพาะการใช้ไดเรกชันคัปเปลอร์เท่านั้น วงจรตัวกรองจึงถูกละไว้

Directional Coupler ใช้สำหรับการวัดสัญญาณรบกวนของเครื่องรับหรือความสูงปลอมของโทรศัพท์มือถือ
ในวงจรทดสอบนี้ ทิศทางของไดเรกชันคัปเปลอร์มีความสำคัญมาก เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมที่เชื่อมต่อกับปลายด้านผ่านต้องการรับสัญญาณจาก DUT เท่านั้น และไม่ต้องการรับรหัสผ่านจากปลายคัปปลิ้ง

3 สำหรับการสุ่มตัวอย่างสัญญาณและการตรวจสอบ
การวัดและการตรวจสอบเครื่องส่งสัญญาณแบบออนไลน์อาจเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันข้อต่อทิศทางที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด รูปภาพต่อไปนี้คือการใช้งานทั่วไปของข้อต่อกำหนดทิศทางสำหรับการวัดสถานีฐานเซลลูลาร์ สมมติว่ากำลังเอาท์พุตของเครื่องส่งสัญญาณคือ 43dBm (20W) ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อของข้อต่อกำหนดทิศทาง ความจุคือ 30dB การสูญเสียการแทรก (การสูญเสียสายบวกการสูญเสียการเชื่อมต่อ) คือ 0.15dB ปลายคัปปลิ้งมีสัญญาณ 13dBm (20mW) ที่ส่งไปยังเครื่องทดสอบสถานีฐาน เอาต์พุตโดยตรงของไดเรกชันคัปเปลอร์คือ 42.85dBm (19.3W) และการรั่วไหลคือ กำลังไฟฟ้าที่ด้านแยกจะถูกดูดซับโดยโหลด

Directional Coupler ใช้สำหรับการวัดสถานีฐาน
เครื่องส่งสัญญาณเกือบทั้งหมดใช้วิธีนี้ในการสุ่มตัวอย่างและการตรวจสอบออนไลน์ และอาจมีเพียงวิธีนี้เท่านั้นที่สามารถรับประกันการทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องส่งสัญญาณภายใต้สภาพการทำงานปกติ แต่ควรสังเกตว่าการทดสอบเครื่องส่งสัญญาณก็เหมือนกัน และผู้ทดสอบที่แตกต่างกันก็มีความกังวลที่แตกต่างกัน จากตัวอย่างสถานีฐาน WCDMA ผู้ปฏิบัติงานจะต้องใส่ใจกับตัวบ่งชี้ในย่านความถี่การทำงาน (2110~2170MHz) เช่น คุณภาพของสัญญาณ กำลังไฟในช่อง กำลังไฟช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน เป็นต้น ภายใต้สมมติฐานนี้ ผู้ผลิตจะติดตั้งที่ ส่วนปลายเอาต์พุตของสถานีฐาน ตัวเชื่อมต่อทิศทางแบบแนร์โรว์แบนด์ (เช่น 2110~2170MHz) เพื่อตรวจสอบสภาพการทำงานในแถบความถี่ของเครื่องส่งสัญญาณและส่งไปยังศูนย์ควบคุมได้ตลอดเวลา
หากเป็นผู้ควบคุมสเปกตรัมความถี่วิทยุ - สถานีตรวจสอบวิทยุเพื่อทดสอบตัวบ่งชี้สถานีฐานแบบอ่อน จุดเน้นจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ตามข้อกำหนดข้อกำหนดการจัดการวิทยุ ช่วงความถี่ทดสอบจะขยายเป็น 9kHz~12.75GHz และสถานีฐานที่ทดสอบนั้นกว้างมาก คลื่นความถี่จะถูกสร้างขึ้นและรบกวนการทำงานปกติของสถานีฐานอื่นๆ มากน้อยเพียงใด ความกังวลของสถานีวิทยุติดตาม ในขณะนี้ จำเป็นต้องมีตัวต่อทิศทางที่มีแบนด์วิธเท่ากันสำหรับการสุ่มตัวอย่างสัญญาณ แต่ดูเหมือนจะไม่มีตัวต่อทิศทางที่สามารถครอบคลุม 9kHz~12.75GHz ได้ เรารู้ว่าความยาวของแขนคัปปลิ้งของไดเรชันนัลคัปเปลอร์สัมพันธ์กับความถี่กลางของมัน แบนด์วิดท์ของตัวเชื่อมต่อทิศทางแบบแถบกว้างพิเศษสามารถบรรลุแถบความถี่ 5-6 ออคเทฟ เช่น 0.5-18GHz แต่ไม่สามารถครอบคลุมแถบความถี่ที่ต่ำกว่า 500MHz ได้

4 การวัดพลังงานออนไลน์
ในเทคโนโลยีการวัดกำลังแบบทะลุ ไดเรชันนัลคัปเปิ้ลถือเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญมาก รูปภาพต่อไปนี้แสดงแผนผังของระบบการวัดกำลังสูงแบบพาสทรูโดยทั่วไป กำลังส่งไปข้างหน้าจากเครื่องขยายเสียงภายใต้การทดสอบจะถูกสุ่มตัวอย่างโดยปลายคัปปลิ้งไปข้างหน้า (ขั้วต่อ 3) ของไดเร็กทอรีคัปเปิ้ล และส่งไปยังมิเตอร์กำลัง กำลังไฟฟ้าที่สะท้อนจะถูกสุ่มตัวอย่างโดยขั้วต่อย้อนกลับ (ขั้วต่อ 4) และส่งไปยังมิเตอร์ไฟฟ้า
Directional Coupler ใช้สำหรับการวัดกำลังสูง
โปรดทราบ: นอกจากการรับพลังงานที่สะท้อนจากโหลดแล้ว ขั้วต่อย้อนกลับ (ขั้วต่อ 4) ยังรับพลังงานรั่วไหลจากทิศทางไปข้างหน้า (ขั้วต่อ 1) ซึ่งเกิดจากทิศทางของขั้วต่อทิศทาง พลังงานที่สะท้อนคือสิ่งที่ผู้ทดสอบหวังที่จะวัด และพลังงานรั่วไหลเป็นสาเหตุหลักของข้อผิดพลาดในการวัดพลังงานที่สะท้อน กำลังที่สะท้อนและกำลังรั่วจะถูกซ้อนทับบนปลายข้อต่อย้อนกลับ (ปลายทั้ง 4) แล้วส่งไปยังมิเตอร์ไฟฟ้า เนื่องจากเส้นทางการส่งสัญญาณของทั้งสองสัญญาณแตกต่างกัน จึงเป็นการวางซ้อนเวกเตอร์ หากสามารถเปรียบเทียบกำลังไฟฟ้ารั่วที่ป้อนเข้ากับมิเตอร์ไฟฟ้าได้กับพลังงานที่สะท้อน จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดที่สำคัญ
แน่นอนว่ากำลังที่สะท้อนจากโหลด (ปลาย 2) จะรั่วไหลไปยังปลายคัปปลิ้งข้างหน้าด้วย (ปลาย 1 ไม่แสดงในรูปด้านบน) ถึงกระนั้น ขนาดของมันก็น้อยมากเมื่อเทียบกับกำลังไปข้างหน้า ซึ่งใช้วัดความแข็งแกร่งไปข้างหน้า ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นสามารถละเว้นได้

Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. ซึ่งตั้งอยู่ใน “Silicon Valley” ของจีน – Beijing Zhongguancun เป็นองค์กรเทคโนโลยีขั้นสูงที่อุทิศตนเพื่อให้บริการแก่สถาบันวิจัย สถาบันวิจัย มหาวิทยาลัย และบุคลากรการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ระดับองค์กรทั้งในประเทศและต่างประเทศ บริษัทของเราดำเนินธุรกิจหลักในการวิจัยและพัฒนา การออกแบบ การผลิต การขายผลิตภัณฑ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ และนำเสนอโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมและบริการเฉพาะบุคคลระดับมืออาชีพสำหรับนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรอุตสาหกรรม หลังจากหลายปีแห่งการสร้างสรรค์นวัตกรรมที่เป็นอิสระ บริษัทก็ได้สร้างผลิตภัณฑ์โฟโตอิเล็กทริกที่หลากหลายและสมบูรณ์แบบ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเทศบาล การทหาร การขนส่ง พลังงานไฟฟ้า การเงิน การศึกษา การแพทย์ และอุตสาหกรรมอื่น ๆ

เรากำลังรอคอยที่จะร่วมมือกับคุณ!