Inżynieria mikrofalowa - łączniki kierunkowe
ZA Directional couplerto urządzenie pobierające niewielką ilość mocy mikrofal do celów pomiarowych. Pomiary mocy obejmują moc padającą, moc odbitą, wartości VSWR itp.
Łącznik kierunkowy to 4-portowe złącze falowodowe składające się z głównego falowodu głównego i pomocniczego falowodu wtórnego. Poniższy rysunek przedstawia obraz łącznika kierunkowego.
Sprzęgacz kierunkowy służy do łączenia mocy mikrofal, która może być jednokierunkowa lub dwukierunkowa.
Właściwości sprzęgaczy kierunkowych
Właściwości idealnego łącznika kierunkowego są następujące.
Wszystkie zakończenia są dopasowane do portów.
Gdy moc przechodzi z portu 1 do portu 2, pewna jego część zostaje połączona z portem 4, ale nie z portem 3.
Ponieważ jest to również łącznik dwukierunkowy, gdy moc przechodzi z portu 2 do portu 1, pewna jego część zostaje połączona z portem 3, ale nie z portem 4.
Jeśli zasilanie jest dostarczane przez port 3, jego część jest podłączona do portu 2, ale nie do portu 1.
Jeśli zasilanie jest dostarczane przez port 4, jego część jest podłączona do portu 1, ale nie do portu 2.
Port 1 i 3 są oddzielone, podobnie jak Port 2 i Port 4.
W idealnym przypadku wyjście portu 3 powinno wynosić zero. Jednak praktycznie niewielka ilość mocy tzwback power obserwuje się w porcie 3. Poniższy rysunek przedstawia przepływ mocy w łączniku kierunkowym.
Gdzie
$ P_i $ = Moc zdarzenia w porcie 1
$ P_r $ = Moc odebrana w porcie 2
$ P_f $ = Moc sprzężona do przodu w porcie 4
$ P_b $ = Powrót zasilania w porcie 3
Poniżej przedstawiono parametry używane do definiowania wydajności sprzęgacza kierunkowego.
Współczynnik sprzężenia (C)
Współczynnik sprzężenia sprzęgacza kierunkowego to stosunek mocy padającej do mocy wyjściowej, mierzony w dB.
$$ C = 10 \: log_ {10} \ frac {P_i} {P_f} dB $$
Kierunkowość (D)
Kierunkowość sprzęgacza kierunkowego to stosunek mocy wyjściowej do mocy wyjściowej, mierzony w dB.
$$ D = 10 \: log_ {10} \ frac {P_f} {P_b} dB $$
Izolacja
Definiuje dyrektywne właściwości sprzęgacza kierunkowego. Jest to stosunek mocy padającej do mocy wyjściowej mierzony w dB.
$$ I = 10 \: log_ {10} \ frac {P_i} {P_b} dB $$
Isolation in dB = Coupling factor + Directivity
Łącznik kierunkowy z dwoma otworami
Jest to sprzęgacz kierunkowy z takimi samymi głównymi i pomocniczymi falowodami, ale z dwoma małymi otworami, które są między nimi wspólne. Te otwory są oddalone od siebie o $ {\ lambda_g} / {4} $, gdzie λg to długość fali prowadzącej. Poniższy rysunek przedstawia obraz dwuotworowego łącznika kierunkowego.
Dwuotworowy łącznik kierunkowy został zaprojektowany tak, aby spełniał idealne wymagania łącznika kierunkowego, którym jest uniknięcie zasilania zwrotnego. Część mocy podczas podróży między portami 1 i 2 ucieka przez otwory 1 i 2.
Wielkość mocy zależy od wymiarów otworów. Ta moc upływu w obu otworach jest w fazie w otworze 2, sumując moc przyczyniającą się do mocy wyjściowejPf. Jednak jest poza fazą przy otworze 1, znosząc się nawzajem i uniemożliwiając wystąpienie zasilania wstecznego.
W związku z tym poprawia się kierunkowość sprzęgacza kierunkowego.
Połączenia falowodowe
Ponieważ system falowodu nie może być zawsze zbudowany z jednego elementu, czasami konieczne jest połączenie różnych światłowodów. To połączenie należy wykonać ostrożnie, aby zapobiec problemom, takim jak: - Efekty odbicia, tworzenie fal stojących i zwiększanie tłumienia itp.
Połączenia falowodowe, oprócz unikania nieregularności, powinny również dbać o wzorce pól E i H, nie wpływając na nie. Istnieje wiele rodzajów złączy falowodowych, takich jak kołnierz śrubowy, złącze kołnierzowe, złącze dławika itp.