Engenharia de Microondas - Acopladores Direcionais
UMA Directional coupleré um dispositivo que faz a amostragem de uma pequena quantidade de potência de microondas para fins de medição. As medições de potência incluem potência incidente, potência refletida, valores VSWR, etc.
O acoplador direcional é uma junção de guia de onda de 4 portas que consiste em uma guia de onda principal primária e uma guia de onda auxiliar secundária. A figura a seguir mostra a imagem de um acoplador direcional.
O acoplador direcional é usado para acoplar a potência de microondas, que pode ser unidirecional ou bidirecional.
Propriedades de acopladores direcionais
As propriedades de um acoplador direcional ideal são as seguintes.
Todas as terminações são compatíveis com as portas.
Quando a energia viaja da Porta 1 para a Porta 2, parte dela é acoplada à Porta 4, mas não à Porta 3.
Como também é um acoplador bidirecional, quando a energia viaja da Porta 2 para a Porta 1, uma parte dela é acoplada à Porta 3, mas não à Porta 4.
Se houver energia incidente através da porta 3, uma parte dela será acoplada à porta 2, mas não à porta 1.
Se houver energia incidente através da porta 4, uma parte dela será acoplada à porta 1, mas não à porta 2.
As portas 1 e 3 estão desacopladas, assim como as portas 2 e 4.
Idealmente, a saída da porta 3 deve ser zero. No entanto, praticamente, uma pequena quantidade de energia chamadaback power é observado na Porta 3. A figura a seguir indica o fluxo de potência em um acoplador direcional.
Onde
$ P_i $ = energia do incidente na porta 1
$ P_r $ = energia recebida na porta 2
$ P_f $ = Força acoplada direta na Porta 4
$ P_b $ = energia traseira na porta 3
A seguir estão os parâmetros usados para definir o desempenho de um acoplador direcional.
Fator de acoplamento (C)
O fator de acoplamento de um acoplador direcional é a relação entre a potência incidente e a potência direta, medida em dB.
$$ C = 10 \: log_ {10} \ frac {P_i} {P_f} dB $$
Diretividade (D)
A diretividade de um acoplador direcional é a relação entre a potência direta e a potência posterior, medida em dB.
$$ D = 10 \: log_ {10} \ frac {P_f} {P_b} dB $$
Isolamento
Ele define as propriedades diretivas de um acoplador direcional. É a relação entre a potência incidente e a potência de retorno, medida em dB.
$$ I = 10 \: log_ {10} \ frac {P_i} {P_b} dB $$
Isolation in dB = Coupling factor + Directivity
Acoplador direcional de dois furos
Este é um acoplador direcional com os mesmos guias de ondas principais e auxiliares, mas com dois pequenos orifícios que são comuns entre eles. Esses orifícios estão separados por $ {\ lambda_g} / {4} $ distância, onde λg é o comprimento de onda de guia. A figura a seguir mostra a imagem de um acoplador direcional de dois furos.
Um acoplador direcional de dois orifícios é projetado para atender ao requisito ideal de acoplador direcional, que é evitar a alimentação de retorno. Parte da energia durante o trajeto entre a Porta 1 e a Porta 2 escapa pelos orifícios 1 e 2.
A magnitude da potência depende das dimensões dos orifícios. Esta potência de fuga em ambos os furos está em fase no furo 2, somando a potência que contribui para a potência diretaPf. No entanto, está fora de fase no buraco 1, cancelando um ao outro e evitando que ocorra a energia de retorno.
Conseqüentemente, a diretividade de um acoplador direcional melhora.
Waveguide Joints
Como um sistema de guia de ondas não pode ser construído sempre em uma única peça, às vezes é necessário unir guias de ondas diferentes. Essa junção deve ser feita com cuidado para evitar problemas como - Efeitos de reflexão, criação de ondas estacionárias e aumento da atenuação, etc.
As juntas do guia de ondas além de evitar irregularidades, também devem cuidar dos padrões dos campos E e H, não os afetando. Existem muitos tipos de juntas de guia de ondas, como flange aparafusada, junta de flange, junta de estrangulamento, etc.