Bộ ghép hướng là thành phần sóng vi ba/sóng milimet tiêu chuẩn trong đo lường vi ba và các hệ thống vi ba khác. Chúng có thể được sử dụng để cách ly, tách và trộn tín hiệu, chẳng hạn như giám sát công suất, ổn định công suất đầu ra nguồn, cách ly nguồn tín hiệu, kiểm tra quét tần số truyền và phản xạ, v.v. Đây là bộ chia công suất vi ba định hướng và là thành phần không thể thiếu trong các máy đo phản xạ tần số quét hiện đại. Thông thường, có một số loại, chẳng hạn như ống dẫn sóng, đường đồng trục, đường dải và vi dải.
Hình 1 là sơ đồ cấu trúc. Nó chủ yếu bao gồm hai phần, đường dây chính và đường dây phụ, được kết nối với nhau thông qua các dạng lỗ nhỏ, khe hở và khe hở khác nhau. Do đó, một phần công suất đầu vào từ "1" ở đầu đường dây chính sẽ được kết nối với đường dây thứ cấp. Do sự giao thoa hoặc chồng chập của sóng, công suất sẽ chỉ được truyền dọc theo đường dây thứ cấp - một hướng (gọi là "thuận"), và hướng còn lại hầu như không có sự truyền công suất theo một thứ tự (gọi là "ngược").
Hình 2 là bộ ghép nối chéo, một trong các cổng trong bộ ghép nối được kết nối với tải phù hợp tích hợp sẵn.
Ứng dụng của khớp nối định hướng
1, cho hệ thống tổng hợp năng lượng
Bộ ghép hướng 3dB (thường được gọi là cầu 3dB) thường được sử dụng trong hệ thống tổng hợp tần số đa sóng mang, như minh họa trong hình bên dưới. Loại mạch này phổ biến trong các hệ thống phân tán trong nhà. Sau khi tín hiệu f1 và f2 từ hai bộ khuếch đại công suất đi qua bộ ghép hướng 3dB, đầu ra của mỗi kênh chứa hai thành phần tần số f1 và f2, và 3dB làm giảm biên độ của mỗi thành phần tần số. Nếu một trong các đầu ra được kết nối với tải hấp thụ, đầu ra còn lại có thể được sử dụng làm nguồn điện cho hệ thống đo lường xuyên điều chế thụ động. Nếu cần cải thiện độ cách ly hơn nữa, bạn có thể thêm một số thành phần như bộ lọc và bộ cách ly. Độ cách ly của một cầu 3dB được thiết kế tốt có thể lớn hơn 33dB.
Bộ ghép hướng được sử dụng trong hệ thống kết hợp nguồn điện một.
Diện tích rãnh định hướng như một ứng dụng khác của kết hợp công suất được thể hiện trong hình (a) bên dưới. Trong mạch này, tính định hướng của bộ ghép định hướng đã được áp dụng một cách khéo léo. Giả sử rằng độ ghép của hai bộ ghép đều là 10dB và tính định hướng đều là 25dB, độ cách ly giữa hai đầu f1 và f2 là 45dB. Nếu đầu vào của f1 và f2 đều là 0dBm, thì đầu ra kết hợp đều là -10dBm. So với bộ ghép Wilkinson trong hình (b) bên dưới (giá trị cách ly điển hình của nó là 20dB), cùng một tín hiệu đầu vào OdBm, sau khi tổng hợp, có -3dBm (không tính đến suy hao chèn). So với điều kiện giữa các mẫu, chúng ta tăng tín hiệu đầu vào trong hình (a) thêm 7dB để đầu ra của nó nhất quán với hình (b). Lúc này, độ cách ly giữa f1 và f2 trong hình (a) “giảm” là 38 dB. Kết quả so sánh cuối cùng cho thấy phương pháp tổng hợp công suất của bộ ghép hướng cao hơn 18 dB so với bộ ghép Wilkinson. Sơ đồ này phù hợp để đo điều chế chéo của mười bộ khuếch đại.
Bộ ghép hướng được sử dụng trong hệ thống kết hợp nguồn 2
2, dùng để đo chống nhiễu của máy thu hoặc đo nhiễu giả
Trong hệ thống đo lường và kiểm tra RF, mạch điện được hiển thị trong hình bên dưới thường có thể được nhìn thấy. Giả sử DUT (thiết bị hoặc thiết bị được kiểm tra) là một máy thu. Trong trường hợp đó, tín hiệu nhiễu kênh liền kề có thể được đưa vào máy thu thông qua đầu ghép của bộ ghép hướng. Sau đó, một máy kiểm tra tích hợp được kết nối với chúng thông qua bộ ghép hướng có thể kiểm tra điện trở của máy thu - hiệu suất nhiễu hàng nghìn. Nếu DUT là điện thoại di động, máy phát của điện thoại có thể được bật bằng một máy kiểm tra toàn diện được kết nối với đầu ghép của bộ ghép hướng. Sau đó, có thể sử dụng máy phân tích phổ để đo đầu ra tạp của điện thoại hiện trường. Tất nhiên, một số mạch lọc nên được thêm vào trước máy phân tích phổ. Vì ví dụ này chỉ thảo luận về ứng dụng của bộ ghép hướng, nên mạch lọc được bỏ qua.
Bộ ghép hướng được sử dụng để đo độ nhiễu của máy thu hoặc độ cao nhiễu của điện thoại di động.
Trong mạch thử nghiệm này, tính định hướng của bộ ghép hướng rất quan trọng. Máy phân tích phổ được kết nối với đầu xuyên chỉ muốn nhận tín hiệu từ DUT và không muốn nhận mật khẩu từ đầu ghép.
3, để lấy mẫu và giám sát tín hiệu
Đo lường và giám sát trực tuyến máy phát có thể là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của bộ ghép hướng. Hình dưới đây là một ứng dụng điển hình của bộ ghép hướng trong đo lường trạm gốc di động. Giả sử công suất đầu ra của máy phát là 43 dBm (20 W), khả năng ghép của bộ ghép hướng là 30 dB, suy hao chèn (suy hao đường truyền cộng với suy hao ghép) là 0,15 dB. Đầu ghép có tín hiệu 13 dBm (20 mW) được gửi đến máy kiểm tra trạm gốc, đầu ra trực tiếp của bộ ghép hướng là 42,85 dBm (19,3 W), và rò rỉ điện năng. Công suất ở phía cách ly được hấp thụ bởi tải.
Bộ ghép hướng được sử dụng để đo trạm gốc.
Hầu hết các máy phát đều sử dụng phương pháp này để lấy mẫu và giám sát trực tuyến, và có lẽ chỉ phương pháp này mới có thể đảm bảo hiệu suất kiểm tra của máy phát trong điều kiện hoạt động bình thường. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng kiểm tra máy phát cũng giống nhau, và mỗi người kiểm tra có những mối quan tâm khác nhau. Lấy trạm gốc WCDMA làm ví dụ, các nhà khai thác phải chú ý đến các chỉ số trong băng tần hoạt động của chúng (2110~2170MHz), chẳng hạn như chất lượng tín hiệu, công suất trong kênh, công suất kênh lân cận, v.v. Theo tiền đề này, các nhà sản xuất sẽ lắp đặt một bộ ghép hướng băng hẹp (chẳng hạn như 2110~2170MHz) ở đầu ra của trạm gốc để giám sát điều kiện hoạt động trong băng tần của máy phát và gửi dữ liệu về trung tâm điều khiển bất cứ lúc nào.
Nếu là bộ điều chỉnh phổ tần số vô tuyến - trạm giám sát vô tuyến để kiểm tra các chỉ số trạm gốc mềm, thì trọng tâm của nó hoàn toàn khác. Theo yêu cầu về thông số kỹ thuật quản lý vô tuyến, dải tần số thử nghiệm được mở rộng đến 9kHz~12,75GHz và trạm gốc được thử nghiệm rất rộng. Sẽ tạo ra bao nhiêu bức xạ tạp trong băng tần và gây nhiễu cho hoạt động thường xuyên của các trạm gốc khác? Một mối quan tâm của các trạm giám sát vô tuyến. Tại thời điểm này, cần có một bộ ghép hướng có cùng băng thông để lấy mẫu tín hiệu, nhưng dường như không tồn tại một bộ ghép hướng có thể bao phủ 9kHz~12,75GHz. Chúng ta biết rằng chiều dài của cánh tay ghép của bộ ghép hướng có liên quan đến tần số trung tâm của nó. Băng thông của bộ ghép hướng băng siêu rộng có thể đạt tới 5-6 băng tần quãng tám, chẳng hạn như 0,5-18GHz, nhưng không thể bao phủ băng tần dưới 500MHz.
4, đo công suất trực tuyến
Trong công nghệ đo công suất xuyên suốt, bộ ghép hướng là một thiết bị rất quan trọng. Hình sau đây minh họa sơ đồ của một hệ thống đo công suất cao xuyên suốt điển hình. Công suất hướng tới từ bộ khuếch đại đang được kiểm tra được lấy mẫu bởi đầu ghép hướng tới (đầu 3) của bộ ghép hướng và được gửi đến đồng hồ đo công suất. Công suất phản xạ được lấy mẫu bởi đầu ghép ngược (đầu 4) và được gửi đến đồng hồ đo công suất.
Bộ ghép hướng được sử dụng để đo công suất cao.
Xin lưu ý: Ngoài việc nhận công suất phản xạ từ tải, đầu nối ngược (đầu 4) còn nhận công suất rò rỉ từ hướng thuận (đầu 1), do tính định hướng của bộ ghép hướng gây ra. Năng lượng phản xạ là giá trị mà máy đo mong muốn đo được, và công suất rò rỉ là nguồn chính gây ra sai số trong phép đo công suất phản xạ. Công suất phản xạ và công suất rò rỉ được chồng lên nhau ở đầu nối ngược (4 đầu) và sau đó được gửi đến đồng hồ đo công suất. Do đường truyền của hai tín hiệu khác nhau, đây là chồng chập vectơ. Nếu công suất rò rỉ đầu vào đồng hồ đo công suất có thể được so sánh với công suất phản xạ, thì sẽ tạo ra sai số đo lường đáng kể.
Tất nhiên, công suất phản xạ từ tải (đầu 2) cũng sẽ rò rỉ đến đầu nối phía trước (đầu 1, không được hiển thị trong hình trên). Tuy nhiên, độ lớn của nó rất nhỏ so với công suất phía trước, công suất đo cường độ phía trước. Sai số kết quả có thể được bỏ qua.
Công ty TNHH Quang điện tử Rofea Bắc Kinh, tọa lạc tại "Thung lũng Silicon" của Trung Quốc - Trung Quan Thôn Bắc Kinh, là một doanh nghiệp công nghệ cao chuyên phục vụ các viện nghiên cứu, viện nghiên cứu, trường đại học và cán bộ nghiên cứu khoa học doanh nghiệp trong và ngoài nước. Công ty chúng tôi chủ yếu tham gia vào nghiên cứu và phát triển độc lập, thiết kế, sản xuất và kinh doanh các sản phẩm quang điện tử, đồng thời cung cấp các giải pháp tiên tiến và dịch vụ chuyên nghiệp, được cá nhân hóa cho các nhà nghiên cứu khoa học và kỹ sư công nghiệp. Sau nhiều năm đổi mới độc lập, công ty đã hình thành một loạt các sản phẩm quang điện phong phú và hoàn hảo, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đô thị, quân sự, giao thông vận tải, điện lực, tài chính, giáo dục, y tế và các ngành công nghiệp khác.
Chúng tôi mong muốn được hợp tác với bạn!
Thời gian đăng: 20-04-2023