Bộ ghép hướng là thành phần sóng vi ba/sóng milimét tiêu chuẩn trong phép đo vi ba và các hệ thống vi ba khác. Chúng có thể được sử dụng để cô lập, tách và trộn tín hiệu, chẳng hạn như giám sát công suất, ổn định công suất đầu ra của nguồn, cô lập 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. Chủ yếu bao gồm hai phần, đường chính và đường phụ, được ghép nối với nhau thông qua nhiều dạng lỗ nhỏ, khe hở và khe hở. Do đó, một phần công suất đầu vào từ “1” ở đầu đường chính sẽ được ghép nối với đường thứ cấp. Do sự giao thoa hoặc chồng chập của sóng, công suất sẽ chỉ được truyền dọc theo đường thứ cấp - một hướng (gọi là “tiến”), và hướng kia 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 bộ ghép 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 thể hiện 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 từng 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 của hệ thống đo điều chế thụ động. Nếu bạn cần cải thiện khả năng cô lập hơn nữa, bạn có thể thêm một số thành phần như bộ lọc và bộ cách ly. Khả năng cô lập của 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, thì độ cô lập giữa các 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 cô lập điển hình của nó là 20dB), cùng một tín hiệu đầu vào của OdBm, sau khi tổng hợp, có -3dBm (không tính đến tổn thất 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 cô lập giữa f1 và f2 trong hình (a) “giảm” “Là 38 dB. Kết quả so sánh cuối cùng là phương pháp tổng hợp công suất của bộ ghép hướng cao hơn bộ ghép Wilkinson 18 dB. Sơ đồ này phù hợp với phép 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 thử nghiệm RF, mạch điện được hiển thị trong hình bên dưới thường có thể được nhìn thấy. Giả sử DUT (thiết bị hoặc thiết bị đang được thử nghiệm) 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 nối 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 nối của bộ ghép hướng. Sau đó, có thể sử dụng máy phân tích phổ để đo đầu ra tạp của điện thoại cảnh. 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 định 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 tín hiệu và giám sát
Đo lường và giám sát trực tuyến máy phát có thể là một trong những ứng dụng được sử dụng rộng rãi nhất của bộ ghép hướng. Hình sau đây là một ứng dụng điển hình của bộ ghép hướng để đo trạm gốc di động. Giả sử công suất đầu ra của máy phát là 43dBm (20W), ghép của bộ ghép hướng. Dung lượng là 30dB, tổn thất chèn (tổn thất đường truyền cộng với tổn thất ghép) là 0,15dB. Đầu ghép có tín hiệu 13dBm (20mW) được gửi đến máy kiểm tra trạm gốc, đầu ra trực tiếp của bộ ghép hướng là 42,85dBm (19,3W) và rò rỉ là Công suất ở phía bị cô lập được hấp thụ bởi tải.
Bộ ghép hướng được sử dụng để đo trạm gốc.
Hầu như tất cả các máy phát đều sử dụng phương pháp này để lấy mẫu và giám sát trực tuyến, và có lẽ chỉ có phương pháp này mới có thể đảm bảo thử nghiệm hiệu suất của máy phát trong điều kiện làm việc bình thường. Nhưng cần lưu ý rằng thử nghiệm máy phát cũng giống như vậy và các máy kiểm tra khác nhau có những mối quan tâm khác nhau. Lấy các trạm gốc WCDMA làm ví dụ, các nhà khai thác phải chú ý đến các chỉ số trong băng tần làm việc của chúng (2110~2170MHz), chẳng hạn như chất lượng tín hiệu, công suất trong kênh, công suất kênh liền kề, v.v. Theo tiền đề này, các nhà sản xuất sẽ lắp đặt ở đầu ra của trạm gốc một bộ ghép hướng băng hẹp (chẳng hạn như 2110~2170MHz) để giám sát các điều kiện làm việc trong băng tần của máy phát và gửi đến 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 loại xuyên qua, bộ ghép hướng là một thiết bị rất quan trọng. Hình sau đây cho thấy sơ đồ của một hệ thống đo công suất cao thông qua điển hình. Công suất hướng tới từ bộ khuếch đại đang được Kiểm tra được lấy mẫu bởi đầu ghép hướng tới (đầu cuối 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 cuối 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 nối 4) cũng nhận công suất rò rỉ từ hướng thuận (đầu nối 1), do tính định hướng của bộ ghép hướng gây ra. Năng lượng phản xạ là thứ mà máy kiểm tra hy vọng sẽ đo được và công suất rò rỉ là nguồn chính gây ra lỗi trong phép đo công suất phản xạ. Công suất phản xạ và công suất rò rỉ được chồng lên đầu nối ngược (4 đầu) rồi được gửi đến đồng hồ đo công suất. Vì đường truyền của hai tín hiệu khác nhau nên đây là sự 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 lỗi đo đáng kể.
Tất nhiên, công suất phản xạ từ tải (đầu 2) cũng sẽ rò rỉ đến đầu nối phía trước (đầu 1, không hiển thị trong hình trên). Tuy nhiên, độ lớn của nó là tối thiểu so với công suất phía trước, công suất này đo cường độ phía trước. Sai số kết quả có thể được bỏ qua.
Công ty TNHH Quang điện tử Rofea Bắc Kinh có trụ sở tại “Thung lũng Silicon” của Trung Quốc – Bắc Kinh Zhongguancun, là một doanh nghiệp công nghệ cao chuyên phục vụ các viện nghiên cứu, viện nghiên cứu, trường đại học và nhân viên 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, bán các sản phẩm quang điện tử và cung cấp các giải pháp sáng tạo 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