Smerové väzobné členy sú štandardné komponenty mikrovlnného/milimetrového vlnenia v mikrovlnných meracích systémoch a iných mikrovlnných systémoch. Môžu sa použiť na izoláciu, separáciu a miešanie signálu, ako je monitorovanie výkonu, stabilizácia výstupného výkonu zdroja, izolácia zdroja signálu, testovanie prenosovej a odrazovej frekvencie atď. Ide o smerový delič mikrovlnného výkonu a je nevyhnutnou súčasťou moderných reflektometrov s premenlivou frekvenciou. Zvyčajne existuje niekoľko typov, ako napríklad vlnovod, koaxiálny vodič, páskový vodič a mikropáskový vodič.
Obrázok 1 je schematický diagram štruktúry. Pozostáva hlavne z dvoch častí, hlavného vedenia a pomocného vedenia, ktoré sú navzájom prepojené rôznymi malými otvormi, štrbinami a medzerami. Preto bude časť vstupného výkonu z „1“ na konci hlavného vedenia prepojená so sekundárnym vedením. V dôsledku interferencie alebo superpozície vĺn sa výkon bude prenášať iba pozdĺž sekundárneho vedenia – jedným smerom (nazýva sa „dopredu“) a druhým smerom. V jednom smere (nazýva sa „spätne“) takmer nedochádza k prenosu výkonu.
Obrázok 2 je priečne smerový väzobný člen, jeden z portov v väzobnom člene je pripojený k vstavanej prispôsobovacej záťaži.
Použitie smerového väzobného člena
1, pre systém syntézy energie
3dB smerový väzobný člen (bežne známy ako 3dB mostík) sa zvyčajne používa v systéme syntézy viacerých nosných frekvencií, ako je znázornené na obrázku nižšie. Tento typ obvodu je bežný v distribuovaných vnútorných systémoch. Po prechode signálov f1 a f2 z dvoch výkonových zosilňovačov cez 3dB smerový väzobný člen obsahuje výstup každého kanála dve frekvenčné zložky f1 a f2 a 3dB znižuje amplitúdu každej frekvenčnej zložky. Ak je jeden z výstupných terminálov pripojený k absorpčnej záťaži, druhý výstup sa môže použiť ako zdroj napájania pasívneho systému merania intermodulácie. Ak potrebujete ďalej zlepšiť izoláciu, môžete pridať niektoré komponenty, ako sú filtre a izolátory. Izolácia dobre navrhnutého 3dB mostíka môže byť viac ako 33 dB.
Smerový väzobný člen sa používa v systéme kombinovania výkonu jedna.
Smerová vpust ako ďalšia aplikácia kombinovania výkonu je znázornená na obrázku (a) nižšie. V tomto obvode bola šikovne použitá smerovosť smerového väzobného člena. Za predpokladu, že stupne väzby oboch väzobných členov sú 10 dB a smerovosť oboch je 25 dB, izolácia medzi koncami f1 a f2 je 45 dB. Ak sú vstupy f1 a f2 0 dBm, kombinovaný výstup je -10 dBm. V porovnaní s Wilkinsonovým väzobným členom na obrázku (b) nižšie (jeho typická hodnota izolácie je 20 dB) je pri rovnakom vstupnom signále OdBm po syntéze -3 dBm (bez zohľadnenia vloženého útlmu). V porovnaní s podmienkou medzi vzorkami zvyšujeme vstupný signál na obrázku (a) o 7 dB, aby jeho výstup bol konzistentný s obrázkom (b). V tomto momente sa izolácia medzi f1 a f2 na obrázku (a) „znižuje“ o 38 dB. Konečný výsledok porovnania je, že metóda syntézy výkonu smerového väzobného člena je o 18 dB vyššia ako Wilkinsonov väzobný člen. Táto schéma je vhodná na meranie intermodulácie desiatich zosilňovačov.
V systéme kombinovania výkonu 2 sa používa smerový väzobný člen
2, používané na meranie rušenia prijímača alebo na meranie rušivých signálov
V systéme RF testovacieho a meracieho zariadenia sa často vyskytuje obvod znázornený na obrázku nižšie. Predpokladajme, že testované zariadenie (DUT) je prijímač. V takom prípade je možné do prijímača priviesť signál rušenia zo susedného kanála cez spojovací koniec smerového väzobného člena. Integrovaný tester pripojený k nim cez smerový väzobný člen potom môže otestovať odpor prijímača – tisícnásobný výkon rušenia. Ak je testované zariadenie mobilný telefón, vysielač telefónu je možné zapnúť komplexným testerom pripojeným k spojovacímu koncu smerového väzobného člena. Na meranie rušivého výstupu scénického telefónu je potom možné použiť spektrálny analyzátor. Samozrejme, pred spektrálny analyzátor by sa mali pridať niektoré filtračné obvody. Keďže tento príklad pojednáva iba o použití smerových väzobných členov, filtračný obvod sa vynecháva.
Smerový väzobný člen sa používa na meranie rušenia prijímača alebo falošnej výšky mobilného telefónu.
V tomto testovacom obvode je smerovosť smerového väzobného člena veľmi dôležitá. Spektrálny analyzátor pripojený k priechodnému koncu chce prijímať iba signál z testovaného zariadenia a nechce prijímať heslo z väzobného konca.
3, pre vzorkovanie a monitorovanie signálu
Online meranie a monitorovanie vysielača môže byť jednou z najpoužívanejších aplikácií smerových väzobných členov. Nasledujúci obrázok znázorňuje typickú aplikáciu smerových väzobných členov na meranie v bunkovej základňovej stanici. Predpokladajme, že výstupný výkon vysielača je 43 dBm (20 W), väzbová kapacita smerového väzobného člena je 30 dB, vložený útlm (útlm linky plus útlm väzby) je 0,15 dB. Vstupný koniec má signál 13 dBm (20 mW) odoslaný do testera základňovej stanice, priamy výstup smerového väzobného člena je 42,85 dBm (19,3 W) a únik je... Výkon na izolovanej strane je absorbovaný záťažou.
Smerový väzobný člen sa používa na meranie základňovej stanice.
Takmer všetky vysielače používajú túto metódu na online vzorkovanie a monitorovanie a možno len táto metóda dokáže zaručiť výkonnostný test vysielača za normálnych prevádzkových podmienok. Treba však poznamenať, že rovnaký je aj test vysielača a rôzni testeri majú rôzne obavy. Na príklade základňových staníc WCDMA musia prevádzkovatelia venovať pozornosť ukazovateľom v ich pracovnom frekvenčnom pásme (2110 ~ 2170 MHz), ako je kvalita signálu, výkon v kanáli, výkon susedného kanála atď. Za tohto predpokladu výrobcovia nainštalujú na výstupný koniec základňovej stanice úzkopásmový (napríklad 2110 ~ 2170 MHz) smerový väzobný člen na monitorovanie prevádzkových podmienok vysielača v pásme a ich kedykoľvek odosielanie do riadiaceho centra.
Ak je regulátor rádiofrekvenčného spektra – rádiová monitorovacia stanica na testovanie indikátorov mäkkých základňových staníc, jej zameranie je úplne iné. Podľa požiadaviek špecifikácie riadenia rádia je rozsah testovacích frekvencií rozšírený na 9 kHz až 12,75 GHz a testovaná základňová stanica je taká široká. Koľko rušivého žiarenia bude generované vo frekvenčnom pásme a bude rušiť bežnú prevádzku iných základňových staníc? Toto je problém rádiových monitorovacích staníc. V súčasnosti je na vzorkovanie signálu potrebný smerový väzobný člen s rovnakou šírkou pásma, ale smerový väzobný člen, ktorý by mohol pokryť 9 kHz až 12,75 GHz, zrejme neexistuje. Vieme, že dĺžka spojovacieho ramena smerového väzobného člena súvisí s jeho stredovou frekvenciou. Šírka pásma ultraširokopásmového smerového väzobného člena môže dosiahnuť 5 až 6 oktávové pásma, napríklad 0,5 – 18 GHz, ale frekvenčné pásmo pod 500 MHz nie je možné pokryť.
4, online meranie výkonu
V technológii merania výkonu priechodného typu je smerový väzobný člen veľmi dôležitým zariadením. Nasledujúci obrázok znázorňuje schematický diagram typického priechodného systému merania vysokého výkonu. Priamy výkon z testovaného zosilňovača je vzorkovaný priamym väzobným koncom (svorka 3) smerového väzobného člena a odosielaný do merača výkonu. Odrazený výkon je vzorkovaný priamym väzobným koncom (svorka 4) a odosielaný do merača výkonu.
Na meranie vysokého výkonu sa používa smerový väzobný člen.
Upozornenie: Okrem príjmu odrazeného výkonu zo záťaže prijíma svorka spätnej väzby (svorka 4) aj únikový výkon z priameho smeru (svorka 1), ktorý je spôsobený smerovosťou smerového väzobného člena. Odrazená energia je to, čo sa tester snaží zmerať, a únikový výkon je primárnym zdrojom chýb pri meraní odrazeného výkonu. Odrazený výkon a únikový výkon sa prekrývajú na konci spätnej väzby (4 konce) a potom sa odosielajú do merača výkonu. Keďže prenosové cesty týchto dvoch signálov sú odlišné, ide o vektorovú superpozíciu. Ak sa únikový výkon vstupujúci do merača výkonu dá porovnať s odrazeným výkonom, spôsobí to významnú chybu merania.
Samozrejme, odrazený výkon zo záťaže (koniec 2) bude tiež unikať na koniec s priamym prepojením (koniec 1, nie je znázornený na obrázku vyššie). Jeho veľkosť je však minimálna v porovnaní s priamym výkonom, ktorý meria silu v priamym smere. Výslednú chybu možno ignorovať.
Spoločnosť Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. so sídlom v čínskom „Silicon Valley“ – v Beijing Zhongguancun, je high-tech podnik zameraný na služby domácim a zahraničným výskumným inštitúciám, výskumným ústavom, univerzitám a vedecko-výskumnému personálu v podnikoch. Naša spoločnosť sa zaoberá predovšetkým nezávislým výskumom a vývojom, návrhom, výrobou a predajom optoelektronických produktov a poskytuje inovatívne riešenia a profesionálne, personalizované služby pre vedeckých výskumníkov a priemyselných inžinierov. Po rokoch nezávislých inovácií vytvorila bohatý a dokonalý rad fotoelektrických produktov, ktoré sa široko používajú v komunálnom, vojenskom, dopravnom, energetickom, finančnom, vzdelávacom, zdravotníckom a inom priemysle.
Tešíme sa na spoluprácu s Vami!
Čas uverejnenia: 20. apríla 2023