Насочните разклонители са стандартни микровълнови/милиметрови вълнови компоненти в микровълновите измервателни системи и други микровълнови системи. Те могат да се използват за изолиране, разделяне и смесване на сигнали, като например мониторинг на мощността, стабилизиране на изходната мощност на източника, изолиране на източника на сигнала, тестване на честотата на предаване и отражение и др. Те са насочени делители на микровълнова мощност и са незаменим компонент в съвременните рефлектометри с честота на променяне. Обикновено има няколко вида, като вълновод, коаксиален линейни, лентови и микролентови.
Фигура 1 е схематична диаграма на структурата. Тя включва основно две части, главната линия и спомагателната линия, които са свързани помежду си чрез различни форми на малки отвори, прорези и междини. Следователно, част от входната мощност от „1“ на края на главната линия ще бъде свързана към вторичната линия. Поради интерференцията или суперпозицията на вълните, мощността ще се предава само по вторичната линия - в едната посока (наречено „напред“) и в другата. Почти няма предаване на мощност в един ред (наречено „обратно“).
Фигура 2 е кръстосано-посочен разклонител, като един от портовете в разклонителя е свързан към вграден съгласуващ товар.
Приложение на насочен разклонител
1, за система за синтез на мощност
3dB насочен разклонител (известен като 3dB мост) обикновено се използва в система за синтез на многоносещи честоти, както е показано на фигурата по-долу. Този вид схема е често срещана в разпределени вътрешни системи. След като сигналите f1 и f2 от два усилвателя на мощност преминат през 3dB насочен разклонител, изходът на всеки канал съдържа два честотни компонента f1 и f2, а 3dB намалява амплитудата на всеки честотен компонент. Ако един от изходните терминали е свързан към абсорбиращ товар, другият изход може да се използва като източник на захранване на пасивната система за измерване на интермодулация. Ако е необходимо допълнително подобряване на изолацията, можете да добавите някои компоненти, като филтри и изолатори. Изолацията на добре проектиран 3dB мост може да бъде повече от 33dB.
Насоченият разклонител се използва в система за комбиниране на мощност едно.
Зоната на насочения канал, като друго приложение на комбинирането на мощност, е показана на фигура (а) по-долу. В тази схема насочеността на насочения разклонител е приложена умело. Ако приемем, че степените на свързване и на двата разклонителя са 10dB, а насочеността е 25dB, изолацията между краищата f1 и f2 е 45dB. Ако входовете на f1 и f2 са 0dBm, комбинираният изход е -10dBm. В сравнение с разклонителя на Wilkinson на фигура (b) по-долу (типичната му стойност на изолация е 20dB), същият входен сигнал OdBm, след синтез, е -3dBm (без да се отчитат загубите при вмъкване). В сравнение с условието за междусемплиране, увеличаваме входния сигнал на фигура (а) със 7dB, така че изходът му да е съвместим с фигура (b). В този момент изолацията между f1 и f2 на фигура (а) „намалява“ с 38 dB. Крайният резултат от сравнението е, че методът за синтез на мощност на насочения разклонител е с 18 dB по-висок от този на разклонителя на Уилкинсън. Тази схема е подходяща за измерване на интермодулация на десет усилвателя.
В система за комбиниране на мощност 2 се използва насочен разклонител
2, използва се за измерване на смущения на приемника или измерване на паразитни сигнали
В RF тестовата и измервателна система често може да се види схемата, показана на фигурата по-долу. Да предположим, че DUT (тествано устройство или оборудване) е приемник. В този случай, сигнал за смущения от съседен канал може да бъде инжектиран в приемника през свързващия край на насочения разклонител. След това интегриран тестер, свързан към тях чрез насочения разклонител, може да тества съпротивлението на приемника - хиляда смущения. Ако DUT е мобилен телефон, предавателят на телефона може да бъде включен от комплексен тестер, свързан към свързващия край на насочения разклонител. След това може да се използва спектрален анализатор за измерване на паразитния изход на екрана. Разбира се, някои филтърни схеми трябва да се добавят преди спектралния анализатор. Тъй като този пример разглежда само приложението на насочени разклонители, филтърната схема е пропусната.
Насоченият разклонител се използва за измерване на смущения от приемник или за измерване на фалшива височина на мобилен телефон.
В тази тестова схема насочеността на насочения разклонител е много важна. Спектралният анализатор, свързан към проходния край, иска да приема само сигнала от изпитваното устройство и не иска да получава паролата от свързващия край.
3, за вземане на проби и наблюдение на сигнала
Онлайн измерването и мониторингът на предавателя може би са едно от най-широко използваните приложения на насочените разклонители. Следната фигура показва типично приложение на насочените разклонители за измерване на клетъчни базови станции. Да предположим, че изходната мощност на предавателя е 43dBm (20W), а капацитетът на насочените разклонители е 30dB, а вмъкнатите загуби (загуби в линията плюс загуби от свързването) са 0.15dB. От страната на свързването се изпраща сигнал от 13dBm (20mW) към тестера на базовата станция, директният изход на насочените разклонители е 42.85dBm (19.3W), а разсейването е... Мощността от изолираната страна се абсорбира от товар.
Насоченият разклонител се използва за измерване на базова станция.
Почти всички предаватели използват този метод за онлайн вземане на проби и наблюдение и може би само този метод може да гарантира тест на производителността на предавателя при нормални работни условия. Но трябва да се отбележи, че тестът на предавателя е един и същ и различните тестери имат различни притеснения. Вземайки за пример базовите станции WCDMA, операторите трябва да обърнат внимание на индикаторите в тяхната работна честотна лента (2110~2170MHz), като качество на сигнала, мощност в канала, мощност в съседния канал и др. Съгласно тази предпоставка, производителите ще инсталират на изходния край на базовата станция теснолентов (например 2110~2170MHz) насочен разклонител, за да следят работните условия на предавателя в лентата и да ги изпращат до контролния център по всяко време.
Ако регулаторът на радиочестотния спектър - станцията за радиомониторинг - тества индикаторите на меките базови станции, фокусът ѝ е съвсем различен. Съгласно изискванията на спецификацията за управление на радиото, честотният диапазон на теста е разширен до 9kHz~12.75GHz, а тестваната базова станция е толкова широка. Колко паразитно излъчване ще се генерира в честотната лента и ще пречи на нормалната работа на други базови станции? Това е проблем за станциите за радиомониторинг. В момента е необходим насочен разклонител със същата честотна лента за вземане на проби от сигнала, но изглежда не съществува насочен разклонител, който може да покрие 9kHz~12.75GHz. Знаем, че дължината на свързващото рамо на насочен разклонител е свързана с неговата централна честота. Честотната лента на ултрашироколентов насочен разклонител може да достигне 5-6 октавни ленти, например 0.5-18GHz, но честотната лента под 500MHz не може да бъде покрита.
4, онлайн измерване на мощност
В технологията за измерване на мощност от тип „преходен“ тип, насоченият разклонител е много важно устройство. Следващата фигура показва схематична диаграма на типична система за измерване на висока мощност от тип „преходен“ тип. Предаваната мощност от тествания усилвател се взема от края на предния разклонител (терминал 3) на насочения разклонител и се изпраща към измервателя на мощност. Отразената мощност се взема от терминала за обратен разклонител (терминал 4) и се изпраща към измервателя на мощност.
За измерване на висока мощност се използва насочен разклонител.
Моля, обърнете внимание: В допълнение към приемането на отразената мощност от товара, терминалът за обратно свързване (терминал 4) получава и мощност на разсейване от посока напред (терминал 1), което се дължи на насочеността на насочения разклонител. Отразената енергия е това, което тестерът се надява да измери, а мощността на разсейване е основният източник на грешки при измерването на отразената мощност. Отразената мощност и мощността на разсейване се наслагват върху края на обратното свързване (4 края) и след това се изпращат към измервателя на мощност. Тъй като пътищата на предаване на двата сигнала са различни, това е векторна суперпозиция. Ако мощността на разсейване, подадена към измервателя на мощност, може да се сравни с отразената мощност, това ще доведе до значителна грешка в измерването.
Разбира се, отразената мощност от товара (край 2) също ще изтече към края на предното свързване (край 1, не е показан на фигурата по-горе). Въпреки това, нейната величина е минимална в сравнение с предната мощност, която измерва силата на предаване напред. Получената грешка може да бъде пренебрегната.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., разположена в китайската „Силициева долина“ – Пекин Джунгуанцун, е високотехнологично предприятие, посветено на обслужването на местни и чуждестранни изследователски институции, институти, университети и корпоративни научни изследователи. Нашата компания се занимава основно с независими изследвания и разработки, проектиране, производство и продажби на оптоелектронни продукти и предоставя иновативни решения и професионални, персонализирани услуги за научни изследователи и индустриални инженери. След години на независими иновации, тя е създала богата и перфектна серия от фотоелектрически продукти, които се използват широко в общинската, военната, транспортната, електроенергийната, финансовата, образователната, медицинската и други индустрии.
Очакваме с нетърпение сътрудничество с вас!
Време на публикуване: 20 април 2023 г.