მიმართულებითი შემაერთებლის მუშაობის პრინციპი

მიმართულების შემაერთებლები მიკროტალღური გაზომვისა და სხვა მიკროტალღური სისტემების სტანდარტულ მიკროტალღურ/მილიმეტრიან ტალღურ კომპონენტებს წარმოადგენენ. მათი გამოყენება შესაძლებელია სიგნალის იზოლაციის, გამოყოფისა და შერევისთვის, როგორიცაა სიმძლავრის მონიტორინგი, წყაროს გამომავალი სიმძლავრის სტაბილიზაცია, სიგნალის წყაროს იზოლაცია, გადაცემის და არეკვლის სიხშირის სვინგის ტესტირება და ა.შ. ეს არის მიმართულების მიკროტალღური სიმძლავრის გამყოფი და შეუცვლელი კომპონენტია თანამედროვე სვინგის სიხშირის რეფლექტომეტრებში. როგორც წესი, არსებობს რამდენიმე ტიპი, როგორიცაა ტალღის გამტარი, კოაქსიალური ხაზი, ზოლიანი ხაზი და მიკროზოლიანი.

სურათი 1 წარმოადგენს სტრუქტურის სქემატურ დიაგრამას. იგი ძირითადად მოიცავს ორ ნაწილს, მთავარ ხაზს და დამხმარე ხაზს, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია სხვადასხვა ფორმის პატარა ხვრელების, ჭრილებისა და ნაპრალებით. ამიტომ, მთავარი ხაზის ბოლოს „1“-დან შემავალი სიმძლავრის ნაწილი დაკავშირებული იქნება მეორად ხაზთან. ტალღების ინტერფერენციის ან სუპერპოზიციის გამო, სიმძლავრე გადაიცემა მხოლოდ მეორადი ხაზის გასწვრივ - ერთი მიმართულებით (ე.წ. „წინ“) და მეორე მიმართულებით. სიმძლავრის გადაცემა თითქმის არ ხდება ერთი თანმიმდევრობით (ე.წ. „უკუ“).

სურათი 2 წარმოადგენს ჯვარედინი მიმართულებით შემაერთებელს, რომლის ერთ-ერთი პორტი დაკავშირებულია ჩაშენებულ შესაბამის დატვირთვასთან.

მიმართულებითი შემაერთებლის გამოყენება

1, ენერგიის სინთეზის სისტემისთვის
3dB მიმართულების მქონე შემაერთებელი (რომელიც ფართოდ ცნობილია, როგორც 3dB ხიდი) ჩვეულებრივ გამოიყენება მრავალმატარებლიანი სიხშირის სინთეზის სისტემაში, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე. ამ ტიპის სქემა გავრცელებულია შიდა განაწილებულ სისტემებში. მას შემდეგ, რაც ორი სიმძლავრის გამაძლიერებლიდან f1 და f2 სიგნალები გაივლის 3dB მიმართულების მქონე შემაერთებელს, თითოეული არხის გამომავალი შეიცავს ორ სიხშირულ კომპონენტს f1 და f2, ხოლო 3dB ამცირებს თითოეული სიხშირის კომპონენტის ამპლიტუდას. თუ გამომავალი ტერმინალებიდან ერთ-ერთი დაკავშირებულია შთამნთქმელ დატვირთვასთან, მეორე გამომავალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას პასიური ინტერმოდულაციის საზომი სისტემის ენერგიის წყაროდ. თუ საჭიროა იზოლაციის კიდევ უფრო გაუმჯობესება, შეგიძლიათ დაამატოთ რამდენიმე კომპონენტი, როგორიცაა ფილტრები და იზოლატორები. კარგად შემუშავებული 3dB ხიდის იზოლაცია შეიძლება იყოს 33dB-ზე მეტი.
 
მიმართულებითი შემაერთებელი გამოიყენება პირველ სიმძლავრის კომბინირების სისტემაში.
მიმართულების ღარის არე, როგორც სიმძლავრის შერწყმის კიდევ ერთი გამოყენება, ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ნახაზზე (a). ამ სქემაში, მიმართულების შემაერთებლის მიმართულების ხარისხი ჭკვიანურად არის გამოყენებული. იმის გათვალისწინებით, რომ ორივე შემაერთებლის შეერთების ხარისხი 10dB-ია, ხოლო მიმართულების ხარისხი 25dB-ია, f1 და f2 ბოლოებს შორის იზოლაცია 45dB-ია. თუ f1 და f2 შეყვანები ორივე 0dBm-ია, კომბინირებული გამომავალი ორივე -10dBm-ია. ქვემოთ მოცემულ ნახაზზე (b) მოცემულ უილკინსონის შემაერთებელთან შედარებით (მისი ტიპიური იზოლაციის მნიშვნელობა 20dB-ია), OdBm-ის იგივე შემავალი სიგნალი, სინთეზის შემდეგ, არის -3dBm (ჩასმის დანაკარგის გათვალისწინების გარეშე). ნიმუშებს შორის პირობასთან შედარებით, ნახაზზე (a) მოცემულ შემავალ სიგნალს 7dB-ით ვზრდით ისე, რომ მისი გამომავალი შეესაბამებოდეს ნახაზს (b). ამ დროს, ნახაზზე (a) მოცემული f1-სა და f2-ს შორის იზოლაცია „მცირდება“ და შეადგენს 38 დბ-ს. საბოლოო შედარების შედეგი ის არის, რომ მიმართულების შემაერთებლის სიმძლავრის სინთეზის მეთოდი 18 დბ-ით მეტია ვილკინსონის შემაერთებელზე. ეს სქემა შესაფერისია ათი გამაძლიერებლის ინტერმოდულაციის გაზომვისთვის.

მიმართულების შემაერთებელი გამოიყენება სიმძლავრის კომბინირების სისტემა 2-ში

2, გამოიყენება მიმღების ჩარევის საწინააღმდეგო გაზომვისთვის ან ცრუ გაზომვისთვის
რადიოსიხშირული ტესტირებისა და გაზომვის სისტემაში ხშირად ჩანს ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენები სქემა. დავუშვათ, რომ ტესტირებადი მოწყობილობა ან აღჭურვილობა (DUT) არის მიმღები. ამ შემთხვევაში, მიმღებში შეიძლება შეიყვანოთ მიმდებარე არხის ჩარევის სიგნალი მიმართულების შემაერთებლის შემაერთებელი ბოლოდან. შემდეგ ინტეგრირებული ტესტერი, რომელიც დაკავშირებულია მათთან მიმართულების შემაერთებლის მეშვეობით, შეუძლია შეამოწმოს მიმღების წინააღმდეგობა - ათასი ჩარევის შესრულება. თუ DUT არის მობილური ტელეფონი, ტელეფონის გადამცემი შეიძლება ჩაირთოს ყოვლისმომცველი ტესტერით, რომელიც დაკავშირებულია მიმართულების შემაერთებელ ბოლოსთან. შემდეგ სპექტრის ანალიზატორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სცენის ტელეფონის ყალბი გამომავალი სიგნალის გასაზომად. რა თქმა უნდა, სპექტრის ანალიზატორამდე უნდა დაემატოს რამდენიმე ფილტრის სქემა. რადგან ეს მაგალითი მხოლოდ მიმართულების შემაერთებლების გამოყენებას განიხილავს, ფილტრის სქემა გამოტოვებულია.

მიმართულებითი შემაერთებელი გამოიყენება მიმღების ჩარევის საწინააღმდეგო გაზომვისთვის ან მობილური ტელეფონის ცრუ სიმაღლის გასაზომად.
ამ სატესტო სქემაში, მიმართულების მიმყვანის მიმართულების ქონა ძალიან მნიშვნელოვანია. სპექტრის ანალიზატორს, რომელიც დაკავშირებულია გამტარ ბოლოსთან, სურს სიგნალის მიღება მხოლოდ DUT-დან და არ სურს პაროლის მიღება მიმყვანის ბოლოდან.

3, სიგნალის შერჩევისა და მონიტორინგისთვის
გადამცემის ონლაინ გაზომვა და მონიტორინგი შესაძლოა მიმართული შემაერთებლების ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი გამოყენება იყოს. ქვემოთ მოცემული ფიგურა წარმოადგენს მიმართული შემაერთებლების ტიპურ გამოყენებას ფიჭური ბაზის სადგურის გაზომვისთვის. დავუშვათ, გადამცემის გამომავალი სიმძლავრეა 43 დბმ (20 ვტ), მიმართული შემაერთებლის შეერთება. სიმძლავრეა 30 დბ, ჩასმის დანაკარგი (ხაზის დანაკარგი პლუს შეერთების დანაკარგი) არის 0.15 დბ. შეერთების ბოლოდან ბაზის სადგურის ტესტერში იგზავნება 13 დბმ (20 მვტ) სიგნალი, მიმართული შემაერთებლის პირდაპირი გამომავალი არის 42.85 დბმ (19.3 ვტ) და გაჟონვაა. იზოლირებულ მხარეს სიმძლავრე შეიწოვება დატვირთვით.

მიმართულებითი შემაერთებელი გამოიყენება საბაზო სადგურის გაზომვისთვის.
თითქმის ყველა გადამცემი იყენებს ამ მეთოდს ონლაინ შერჩევისა და მონიტორინგისთვის და შესაძლოა მხოლოდ ამ მეთოდს შეუძლია გარანტია გადამცემის მუშაობის ტესტირებისთვის ნორმალურ სამუშაო პირობებში. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ გადამცემის ტესტი იგივეა და სხვადასხვა ტესტერს განსხვავებული შეშფოთება აქვს. WCDMA საბაზო სადგურების მაგალითის სახით, ოპერატორებმა ყურადღება უნდა მიაქციონ მათ სამუშაო სიხშირის დიაპაზონში (2110~2170MHz) ინდიკატორებს, როგორიცაა სიგნალის ხარისხი, არხის შიდა სიმძლავრე, მიმდებარე არხის სიმძლავრე და ა.შ. ამ წინაპირობის გათვალისწინებით, მწარმოებლები საბაზო სადგურის გამოსასვლელ ბოლოში დაამონტაჟებენ ვიწროზოლოვან (მაგალითად, 2110~2170MHz) მიმართულების შემაერთებელს, რათა აკონტროლონ გადამცემის დიაპაზონის შიდა სამუშაო პირობები და ნებისმიერ დროს გადააგზავნონ ის მართვის ცენტრში.
თუ რადიოსიხშირული სპექტრის რეგულატორი - რადიო მონიტორინგის სადგურია, რომელიც ამოწმებს რბილი საბაზო სადგურის ინდიკატორებს, მისი ფოკუსი სრულიად განსხვავებულია. რადიო მართვის სპეციფიკაციის მოთხოვნების თანახმად, ტესტირების სიხშირის დიაპაზონი გაფართოვებულია 9kHz~12.75GHz-მდე და ტესტირებადი საბაზო სადგური იმდენად ფართოა. რამდენად ცრუ გამოსხივება წარმოიქმნება სიხშირულ დიაპაზონში და ხელს შეუშლის სხვა საბაზო სადგურების რეგულარულ მუშაობას? ეს რადიო მონიტორინგის სადგურების შეშფოთების საგანია. ამ დროისთვის სიგნალის შერჩევისთვის საჭიროა იგივე გამტარუნარიანობის მქონე მიმართულებითი შემაერთებელი, მაგრამ მიმართულებითი შემაერთებელი, რომელსაც შეუძლია 9kHz~12.75GHz-ის დაფარვა, არ არსებობს. ჩვენ ვიცით, რომ მიმართულებითი შემაერთებლის შემაერთებელი მკლავის სიგრძე დაკავშირებულია მის ცენტრალურ სიხშირესთან. ულტრაფართოზოლოვანი მიმართულებითი შემაერთებლის გამტარუნარიანობას შეუძლია მიაღწიოს 5-6 ოქტავის დიაპაზონებს, როგორიცაა 0.5-18GHz, მაგრამ 500MHz-ზე დაბალი სიხშირის დიაპაზონის დაფარვა შეუძლებელია.

4, ონლაინ სიმძლავრის გაზომვა
გამჭოლი ტიპის სიმძლავრის გაზომვის ტექნოლოგიაში, მიმართულების შემაერთებელი ძალიან კრიტიკული მოწყობილობაა. ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენებია ტიპიური გამჭოლი მაღალი სიმძლავრის გაზომვის სისტემის სქემატური დიაგრამა. ტესტის ქვეშ მყოფი გამაძლიერებლიდან პირდაპირი სიმძლავრე აღირიცხება მიმართულების შემაერთებლის პირდაპირი შემაერთებელი ბოლოთი (ტერმინალი 3) და იგზავნება სიმძლავრის მრიცხველში. არეკლილი სიმძლავრე აღირიცხება უკუ შემაერთებელი ტერმინალით (ტერმინალი 4) და იგზავნება სიმძლავრის მრიცხველში.
მაღალი სიმძლავრის გაზომვისთვის გამოიყენება მიმართულების შემაერთებელი.
გთხოვთ გაითვალისწინოთ: დატვირთვისგან არეკლილი სიმძლავრის მიღების გარდა, უკუკავშირის ტერმინალი (ტერმინალი 4) ასევე იღებს გაჟონვის სიმძლავრეს პირდაპირი მიმართულებიდან (ტერმინალი 1), რაც გამოწვეულია მიმართულების შემაერთებლის მიმართულებით. არეკლილი ენერგია არის ის, რისი გაზომვაც ტესტერს სურს და გაჟონვის სიმძლავრე არის არეკლილი სიმძლავრის გაზომვისას შეცდომების ძირითადი წყარო. არეკლილი სიმძლავრე და გაჟონვის სიმძლავრე გადაიცემა უკუკავშირის ბოლოზე (4 ბოლო) და შემდეგ იგზავნება სიმძლავრის მრიცხველზე. რადგან ორი სიგნალის გადაცემის გზები განსხვავებულია, ეს არის ვექტორული სუპერპოზიცია. თუ სიმძლავრის მრიცხველზე შემავალი გაჟონვის სიმძლავრე შეიძლება შევადაროთ არეკლილ სიმძლავრეს, ეს გამოიწვევს მნიშვნელოვან გაზომვის შეცდომას.
რა თქმა უნდა, დატვირთვიდან (ბოლო 2) არეკლილი სიმძლავრე ასევე გადავა წინა შეერთების ბოლოში (ბოლო 1, რომელიც ზემოთ მოცემულ ფიგურაზე არ არის ნაჩვენები). მიუხედავად ამისა, მისი სიდიდე მინიმალურია წინა სიმძლავრესთან შედარებით, რომელიც წინა სიმტკიცეს ზომავს. შედეგად მიღებული შეცდომის იგნორირება შესაძლებელია.

ჩინეთის „სილიკონის ველში“ - პეკინ ჩჟონგუანცუნში მდებარე „პეკინ როფეა ოპტოელექტრონიქსის კომპანია“ მაღალტექნოლოგიური საწარმოა, რომელიც ემსახურება როგორც ადგილობრივ, ასევე უცხოურ კვლევით დაწესებულებებს, კვლევით ინსტიტუტებს, უნივერსიტეტებსა და საწარმოო სამეცნიერო-კვლევით პერსონალს. ჩვენი კომპანია ძირითადად დაკავებულია ოპტოელექტრონული პროდუქტების დამოუკიდებელი კვლევით და განვითარებით, დიზაინით, წარმოებით, გაყიდვებით და სთავაზობს ინოვაციურ გადაწყვეტილებებს და პროფესიონალურ, პერსონალიზებულ მომსახურებას სამეცნიერო მკვლევარებისა და სამრეწველო ინჟინრებისთვის. მრავალწლიანი დამოუკიდებელი ინოვაციების შემდეგ, მან შექმნა ფოტოელექტრული პროდუქტების მდიდარი და სრულყოფილი სერია, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება მუნიციპალურ, სამხედრო, სატრანსპორტო, ელექტროენერგიის, ფინანსების, განათლების, სამედიცინო და სხვა ინდუსტრიებში.

ჩვენ მოუთმენლად ველით თქვენთან თანამშრომლობას!