Yönlü kuplörler, mikrodalga ölçüm ve diğer mikrodalga sistemlerinde standart mikrodalga/milimetre dalga bileşenleridir. Güç izleme, kaynak çıkış gücü stabilizasyonu, sinyal kaynağı izolasyonu, iletim ve yansıma frekans tarama testi gibi sinyal izolasyonu, ayrımı ve karıştırma işlemlerinde kullanılabilirler. Yönlü bir mikrodalga güç bölücüdür ve modern frekans taramalı reflektometrelerde vazgeçilmez bir bileşendir. Genellikle dalga kılavuzu, koaksiyel hat, şerit hat ve mikroşerit gibi çeşitli tipleri bulunur.
Şekil 1, yapının şematik diyagramıdır. Esas olarak iki bölümden oluşur: ana hat ve yardımcı hat. Bu hatlar, çeşitli küçük delikler, yarıklar ve boşluklar aracılığıyla birbirine bağlanır. Bu nedenle, ana hat ucundaki "1" noktasından gelen güç girişinin bir kısmı yardımcı hatta iletilir. Dalgaların girişim veya süperpozisyonu nedeniyle, güç yalnızca yardımcı hat boyunca tek yönde (ileri yön olarak adlandırılır) iletilir ve diğer yönde (geri yön olarak adlandırılır) neredeyse hiç güç iletimi olmaz.
Şekil 2, çapraz yönlü bir kuplörü göstermektedir; kuplördeki portlardan biri, dahili bir eşleştirme yüküne bağlıdır.
Yönlü Bağlayıcının Uygulanması
1, güç sentezi sistemi için
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, 3 dB yönlü kuplör (genellikle 3 dB köprü olarak bilinir) genellikle çok taşıyıcılı frekans sentezleme sisteminde kullanılır. Bu tür devreler, iç mekan dağıtılmış sistemlerinde yaygındır. İki güç amplifikatöründen gelen f1 ve f2 sinyalleri 3 dB yönlü kuplörden geçtikten sonra, her kanalın çıkışı iki frekans bileşeni f1 ve f2 içerir ve her frekans bileşeninin genliği 3 dB azaltılır. Çıkış terminallerinden biri emici bir yüke bağlanırsa, diğer çıkış pasif intermodülasyon ölçüm sisteminin güç kaynağı olarak kullanılabilir. İzolasyonu daha da iyileştirmek gerekirse, filtreler ve izolatörler gibi bazı bileşenler eklenebilir. İyi tasarlanmış bir 3 dB köprünün izolasyonu 33 dB'den fazla olabilir.
Yönlü kuplör, güç birleştirme sisteminde kullanılır.
Güç birleştirmenin bir başka uygulaması olarak yönlü oluk alanı aşağıdaki şekil (a)'da gösterilmiştir. Bu devrede, yönlü kuplörün yönlülüğü akıllıca kullanılmıştır. İki kuplörün kuplaj derecelerinin her ikisinin de 10 dB ve yönlülüğün her ikisinin de 25 dB olduğunu varsayarsak, f1 ve f2 uçları arasındaki izolasyon 45 dB'dir. f1 ve f2'nin girişleri her ikisi de 0 dBm ise, birleştirilmiş çıkış her ikisi de -10 dBm olur. Aşağıdaki şekil (b)'deki Wilkinson kuplörüyle (tipik izolasyon değeri 20 dB'dir) karşılaştırıldığında, aynı 0 dBm'lik giriş sinyali, sentezden sonra -3 dBm'dir (ekleme kaybı dikkate alınmadan). Örnekler arası koşulla karşılaştırıldığında, şekil (a)'daki giriş sinyalini 7 dB artırarak çıkışının şekil (b) ile tutarlı olmasını sağlıyoruz. Bu aşamada, şekil (a)'daki f1 ve f2 arasındaki izolasyon "38 dB azalır". Nihai karşılaştırma sonucu, yönlü kuplörün güç sentezleme yönteminin Wilkinson kuplöründen 18 dB daha yüksek olduğudur. Bu şema, on amplifikatörün ara modülasyon ölçümü için uygundur.
Yönlü kuplör, güç birleştirme sistemi 2'de kullanılır.
2, alıcı parazit önleme ölçümü veya yanlış sinyal ölçümü için kullanılır.
RF test ve ölçüm sisteminde, aşağıdaki şekilde gösterilen devre sıklıkla görülebilir. Diyelim ki test edilecek cihaz (DUT) bir alıcı. Bu durumda, yönlü kuplörün bağlantı ucu aracılığıyla alıcıya bitişik kanal girişim sinyali enjekte edilebilir. Daha sonra, yönlü kuplör aracılığıyla bunlara bağlanan entegre bir test cihazı, alıcının direncini -bin girişim performansını- test edebilir. Eğer DUT bir cep telefonu ise, telefonun vericisi, yönlü kuplörün bağlantı ucuna bağlanan kapsamlı bir test cihazı ile açılabilir. Daha sonra, sahne telefonunun istenmeyen çıkışını ölçmek için bir spektrum analizörü kullanılabilir. Elbette, spektrum analizöründen önce bazı filtre devreleri eklenmelidir. Bu örnek yalnızca yönlü kuplörlerin uygulamasını ele aldığı için, filtre devresi atlanmıştır.
Yönlü kuplör, cep telefonu alıcısının parazit önleme ölçümü veya istenmeyen yükseklik sinyallerinin giderilmesi için kullanılır.
Bu test devresinde, yönlü kuplörün yönlülüğü çok önemlidir. Geçiş ucuna bağlı spektrum analizörü yalnızca DUT'tan gelen sinyali almak ister ve kuplaj ucundan gelen şifreyi almak istemez.
3, sinyal örnekleme ve izleme için
Yönlü kuplörlerin en yaygın kullanılan uygulamalarından biri, vericinin çevrimiçi ölçümü ve izlenmesidir. Aşağıdaki şekil, hücresel baz istasyonu ölçümü için yönlü kuplörlerin tipik bir uygulamasını göstermektedir. Vericinin çıkış gücünün 43 dBm (20 W) olduğunu, yönlü kuplörün kuplaj kapasitesinin 30 dB, ekleme kaybının (hat kaybı artı kuplaj kaybı) 0,15 dB olduğunu varsayalım. Kuplaj ucundan baz istasyonu test cihazına 13 dBm (20 mW) sinyal gönderildiğinde, yönlü kuplörün doğrudan çıkışı 42,85 dBm (19,3 W) olur ve izole taraftaki kaçak güç bir yük tarafından emilir.
Yönlendirme kuplörü, baz istasyonu ölçümü için kullanılır.
Hemen hemen tüm vericiler, çevrimiçi örnekleme ve izleme için bu yöntemi kullanır ve belki de yalnızca bu yöntem, normal çalışma koşulları altında vericinin performans testini garanti edebilir. Ancak, aynı verici testinin farklı test cihazlarının farklı endişeleri olduğunu belirtmek gerekir. WCDMA baz istasyonlarını örnek alırsak, operatörler sinyal kalitesi, kanal içi güç, bitişik kanal gücü vb. gibi çalışma frekans bantlarındaki (2110~2170MHz) göstergelere dikkat etmelidir. Bu ön koşul altında, üreticiler baz istasyonunun çıkış ucuna, vericinin bant içi çalışma koşullarını izlemek ve bunu her an kontrol merkezine göndermek için dar bantlı (örneğin 2110~2170MHz) yönlü bir kuplör takarlar.
Radyo frekans spektrumunun düzenleyicisi olan radyo izleme istasyonunun, yumuşak baz istasyonu göstergelerini test etme odağı tamamen farklıdır. Radyo yönetim spesifikasyon gereksinimlerine göre, test frekans aralığı 9kHz~12.75GHz'e kadar genişletilmiştir ve test edilen baz istasyonu bu kadar geniş bir aralığı kapsamaktadır. Frekans bandında ne kadar parazit radyasyon üretilecek ve diğer baz istasyonlarının düzenli çalışmasına müdahale edecektir? Bu, radyo izleme istasyonlarının endişe duyduğu bir konudur. Bu durumda, sinyal örneklemesi için aynı bant genişliğine sahip bir yönlü kuplör gereklidir, ancak 9kHz~12.75GHz'i kapsayabilen bir yönlü kuplör mevcut görünmemektedir. Yönlü kuplörün kuplaj kolunun uzunluğunun merkez frekansıyla ilişkili olduğunu biliyoruz. Ultra geniş bantlı bir yönlü kuplörün bant genişliği 0.5-18GHz gibi 5-6 oktavlık bantlara ulaşabilir, ancak 500MHz'in altındaki frekans bandı kapsanamaz.
4. Çevrimiçi güç ölçümü
Geçiş tipi güç ölçüm teknolojisinde, yönlü kuplör çok kritik bir cihazdır. Aşağıdaki şekil, tipik bir geçiş tipi yüksek güçlü ölçüm sisteminin şematik diyagramını göstermektedir. Test edilen amplifikatörden gelen ileri güç, yönlü kuplörün ileri kuplaj ucundan (terminal 3) örneklenir ve güç ölçere gönderilir. Yansıyan güç ise ters kuplaj terminalinden (terminal 4) örneklenir ve güç ölçere gönderilir.
Yönlü kuplör, yüksek güç ölçümlerinde kullanılır.
Lütfen dikkat: Ters bağlantı terminali (terminal 4), yükten yansıyan gücü almanın yanı sıra, yönlü kuplörün yönlülüğünden kaynaklanan ileri yönden (terminal 1) gelen kaçak gücü de alır. Test cihazının ölçmeyi umduğu şey yansıyan enerjidir ve kaçak güç, yansıyan güç ölçümündeki hataların birincil kaynağıdır. Yansıyan güç ve kaçak güç, ters bağlantı ucunda (4 uç) üst üste bindirilir ve ardından güç ölçere gönderilir. İki sinyalin iletim yolları farklı olduğundan, bu bir vektör süperpozisyonudur. Güç ölçere giren kaçak güç, yansıyan güçle karşılaştırılırsa, önemli bir ölçüm hatası oluşacaktır.
Elbette, yükten (uç 2) yansıyan güç, ileri bağlantı ucuna (uç 1, yukarıdaki şekilde gösterilmemiştir) da sızacaktır. Yine de, bu sızıntının büyüklüğü, ileri kuvveti ölçen ileri güce kıyasla minimaldir. Ortaya çıkan hata göz ardı edilebilir.
Çin'in "Silikon Vadisi" olarak bilinen Pekin Zhongguancun'da bulunan Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., yerli ve yabancı araştırma kurumlarına, araştırma enstitülerine, üniversitelere ve işletmelerin bilimsel araştırma personeline hizmet vermeye adanmış yüksek teknoloji bir kuruluştur. Şirketimiz esas olarak optoelektronik ürünlerin bağımsız araştırma ve geliştirme, tasarım, üretim ve satışıyla ilgilenmekte olup, bilimsel araştırmacılar ve endüstri mühendisleri için yenilikçi çözümler ve profesyonel, kişiselleştirilmiş hizmetler sunmaktadır. Yıllar süren bağımsız inovasyonun ardından, belediye, askeri, ulaşım, elektrik enerjisi, finans, eğitim, tıp ve diğer sektörlerde yaygın olarak kullanılan zengin ve mükemmel bir fotoelektrik ürün serisi oluşturmuştur.
Sizinle iş birliği yapmayı dört gözle bekliyoruz!
Yayın tarihi: 20 Nisan 2023