Для инженеров, участвующих в анализе не-РЧ-схемы или фактической работе с платой и рабочим столом, основными параметрами сигнала, представляющими для них интерес, являются напряжение и ток в конкретных точках конструкции..Эти параметры можно измерить с помощью вольтметра, осциллоскопа или резистора для обнаружения тока.
В отличие от этого, работники в проводной и беспроводной области RF сосредоточены на мощности в ватах или милливатт (mW), или децибелях (dB) на основе 1 мВт (dBm).Измерение мощности радиочастотного тока не является легкой задачей, поскольку не существует такого понятия, как простое напряжение или ток, которые помешали бы точке сбора сигнала передачи энергииНаоборот, для оценки уровня мощности радиочастот следует использовать уникальные сигнальные передатчики и схемы.
Направленный соединитель является одним из наиболее распространенных методов,что является пассивным устройством, которое может одновременно "отбирать" радиочастотные сигналы с определенной степенью сцепления и обеспечивать высокую изоляцию между сигналом и портом отбора проб.
Это полностью проверенная технология, которая позволяет нам понять принцип работы направленных соединителей.сокращение их до устройств с технологией установки на микро-поверхности (SMT), подходящих для схем малой мощности.
Принцип работы направленной сцепки
Универсальный четырехпортовый соединитель имеет пассивную RF-функцию, включающую соединительный порт (вперед) и изоляционный (обратный или отражательный) порт (рисунок 1, верхний рисунок).Направленный соединитель - это структура с тремя портами, которая не требует использования изолированных портов; Эта конфигурация используется для приложений, для которых требуется только один выход (направленный) передней сцепки (рисунок 1, рисунок ниже).
Функция направленного соединителя заключается в том, чтобы выполнять отбор проб мощности в линии передачи сигнала без изменения характеристик линии.Это несколько похоже на использование высокоимпедантного вольтметра, чтобы избежать добавления нагрузки на источник питания на испытательной линии.
С помощью этой технологии направленной сцепления для измерения мощности сигнала можно использовать простые детекторы низкого уровня или счетчики напряжения поля и устройства измерения мощности.Небольшая часть фиксированной входной мощности будет поступать от входного порта P1 к сцепному порту P3 для целей измеренияОставшаяся входная мощность передается (называется пропускной или выходной) в порт передачи P2.
Одним из важных преимуществ направленных соединителей является их однонаправленные характеристики сцепления мощности.Любое неожиданное питание, поступающее в выходный порт, будет подключено к неиспользуемому терминальному изоляционному порту P4 вместо порту P3, но эта ситуация не будет влиять на направленный поток направленного соединителя.
Рисунок 1: A directional coupler is a three port passive RF functional device that can transfer some of the incident power on P1 to the coupling port P3 for measurement without affecting the main single path from input port P1 to transmission (output) port P2; направленный соединитель - однонаправленное подустройство четырех портового двунаправленного соединителя. (Изображение: Википедия)
Эти параметры верхнего уровня используются для определения направленных сцеплений:
Степень сцепления: доля входной мощности (при P1), передаваемой в порт сцепления (P3).
направленность: этот параметр представляет собой способность сцепщика различать распространение волны вперед и назад,который можно наблюдать с порта сцепления (P3) и порта изоляции (P4).
Изоляция: мощность, подаваемая на несвязанные нагрузки (P4).
Потеря ввода: относится к ослаблению входной мощности в порту передачи, включая компонент питания, отклоненный к порту сцепления и изоляции.
Потеря возврата: этот параметр представляет мощность, отражаемую обратно в порт P1 из-за несоответствия импеданса.
Использование передовых материалов может уменьшить объем направленных сцеплений
Существует множество методов построения направленных соединителей.которые все еще необходимы для применения более высокой мощностиОднако современные низкокачественные радиочастотные схемы, такие как на базовых станциях, требуют гораздо меньших соединителей.Это может быть достигнуто с помощью линий ленты или процессов микроленты на высокодиэлектрических постоянных керамических подложках.
Микролинейная линия - это технология плоской линии передачи, которая использует проводящую полосу, изолированную от земной плоскости диэлектрическим подложкой.фильтрыПо сравнению с другими технологиями передачи электроэнергии,небольшие устройства, построенные с использованием технологии микрополоски, легчеЭтот тип устройства может обрабатывать мощность среднего уровня примерно десять ватт.
Использование материалов с высоким содержанием К в качестве субстратов может сократить длину волны радиочастотных сигналов и уменьшить общий размер устройства.который называется "каппа" в более формальных материалах.
Используя направленные соединители из материалов с высоким содержанием K и высокоточную технологию процесса тонкопленочной микрополоски Ноулза, проектировщики RF могут уменьшить размер, вес,и мощности (SWaP) радиочастотных цепей при сохранении строгих допустимых показателей.
Преимущества и эффекты этих высококальциновых материалов очень значительны, как показано на рисунке 2: диэлектрические константы и соответствующие длины волн трех распространенных диэлектрических материалов (PTFE,FR-4, и алюминий) и три индивидуальные подложки, разработанные Knowles (PG, CF и CG) на 25 гигагерц (GHz).в то время как диэлектрическая константа FR-4 составляет 4.8Поэтому устройства, изготовленные из материала CF, имеют длину волны, сокращенную до 2/5 устройств из материала FR-4, что позволяет значительно уменьшить размер устройства.