Raadiosageduslike (RF) rakenduste puhul, nagu autoradar, 5g mobiilside ja asjade Internet, suureneb raadiosagedusallikate kasutamine elektroonilistes süsteemides iga päevaga. Kõik need raadiosagedusallikad peavad püüdma jälgida ja juhtida raadiosageduslikku võimsustaset, põhjustamata ülekandeliini ja koormuse kadu. Lisaks vajavad mõned rakendused suure võimsusega saatja väljundit, nii et disainerid peavad proovima jälgida väljundsignaali, mitte ühendada tundlikke instrumente otse, et vältida kõrge signaalitaseme põhjustatud kahjustusi.

Lisaks on palju muid väljakutseid: kuidas määrata raadiosageduslike koormuste omadusi (nt antenns) laias sagedusalas; Kuidas jälgida koormuse muutust ja seisulaine suhet, kui saatja on edastusolekus, et vältida suurt peegeldunud võimsust ja võimendi kahjustusi.

Neid nõudeid ja väljakutseid saab lahendada lihtsalt suunamuhvi ühendamisega ülekandeliiniga. Selle meetodi abil saab täpselt jälgida raadiosageduslikku energiavoogu liinis ja vähendada võimsustaset teadaoleva fikseeritud summa võrra. Diskreetimisprotsessis häirib suundsidur põhiliini signaali vähe. Lisaks saab eraldada päri- ja peegelduva võimsuse, võimaldades jälgida tagasivoolu kadu või seisulaine suhet, et anda ülekande ajal koormuse muutuste tagasisidet.

Selles artiklis käsitletakse suunasidoste tööd, tutvustatakse kolme topoloogiat ja nendega seotud tooteid, mille on turule toonud ANAREN, M / A-COM ja analoogseadmed. Seejärel tutvustatakse selles artiklis üksikasjalikult toote tüüpilisi omadusi ja näidatakse tõhusaid kasutusviise.

Mis on suunaühendus?

Suunaühendus on teatud tüüpi mõõteseade, mida saab ühendada raadiosagedusliku allika ja koormuse vahelise ülekandeliiniga, nagu signaaligeneraator, vektorvõrguanalüsaator ja saatja, et mõõta RF-võimsust (edasikomponent) RF-allikast koormuseni ja tagasipeegelduvat võimsust. koormus raadiosagedusallikale (peegeldunud komponent). Kui mõõta päri- ja peegeldunud komponente, saab arvutada koormuse koguvõimsuse, tagasivoolukao ja seisulaine suhte.

Suunaühenduse nelja pordi vooluringi saab konfigureerida kolme või nelja terminali seadmena (joonis 1).

Joonis 1: kolme pordi (vasakul) ja nelja pordi suunaliidese (paremal) skemaatilised sümbolid. (pildi allikas: digi võtme elektroonika)

Üldiselt on toiteallikas ühendatud siduri sisendpordiga ja koormus on ühendatud väljund- või ülekandepordiga. Ühenduspordi väljund on nõrgendatud edasisuunaline signaal. Summutuse väärtus on näidatud kolme pordiga seadme skemaatilisel diagrammil. Kolmel sadamaseadmel on eraldusport sisemiselt lõpetatud; Nelja pordiga seadmes on pordi väljund otseselt võrdeline peegeldunud signaaliga. Nooled skemaatiliste sümbolite sees näitavad komponentide teed. Näiteks nelja pordiga konfiguratsioonis osutab sisendport sidestuspordile, mis näitab, et see võtab vastu edasisuunalise komponendi, samas kui väljundport on ühendatud isolatsioonipordiga, mida kasutatakse peegeldunud signaali lugemiseks. Pordinumbrid ei ole standardiseeritud ja erinevad tootjate lõikes. Erinevate tarnijate sadamanimed on aga suhteliselt ühetaolised.

Ühendus on sümmeetriline seade ja iga pordi ühendus on vahetatav. Kolme pordiga seadme puhul muudab sisend- ja väljundportide ümberpööramine pordi 3 isoleeritud pordiks. Nelja pordiga seadmes vahetatakse sisend- ja väljundportide ümberpööramine ühendus- ja isolatsiooniporte.

Ühenduse väljund on RF-signaal. Ühendus- ja isolatsioonipordi väljund on tavaliselt ühendatud tipp- või RMS-detektoriga, mis suudab genereerida põhiriba signaale, mis on seotud päri- ja peegeldunud võimsustasemetega. Suunaühendus ühendatakse korrelatsioonidetektoriga, moodustades reflektomeetri.

Mõnel juhul võib kahe suunaühenduse vastastikune ühendus moodustada topeltsuunalise siduri, et minimeerida leket ühenduspordi ja isolatsioonipordi vahel.

Suunaühenduse spetsifikatsioon

Suundsiduril on mitu peamist omadust, sealhulgas ribalaius, nimisisendvõimsus, sisestuskadu, sageduse tasasus, sidestuskoefitsient, suunavus, isolatsioon ja jääkpinge seisulaine suhe (VSWR).

Ribalaius: siduri ribalaius tähistab sagedusvahemikku hertsides. Selles sagedusvahemikus saab sidur töötada spetsifikatsioonivahemikus.

Nimisisendvõimsus: pidevlaine (CW) ja impulsssisendsignaalide jaoks on siduri maksimaalne nimisisendvõimsus vattides. See väärtus tähistab maksimaalset võimsust, millega seade suudab hakkama saada ilma jõudlust vähendamata või füüsilisi kahjustusi tekitamata.

Sisestuskadu: kasutatakse võimsuskadude kirjeldamiseks, mis on põhjustatud seadmete juurdepääsust põhiülekandeteele, dB-des.

Sageduse tasasus: sageduse ühtlus viitab põhiülekandetee amplituudivastuse muutusele seadme konkreetse ribalaiuse piires. See väärtus on funktsioon sisendsignaali sageduse muutusest dB-des.
Sidestuskoefitsient: sidestuskoefitsient viitab sidestuspordi sisendvõimsuse ja väljundvõimsuse suhtele dB-des, kui siduri kõik pordid on õigesti lõpetatud. See on suunamuhvi üks peamisi omadusi. Ühenduspordi väljund on otseselt võrdeline läbiva tee võimsustasemega (sisendist väljundini) ja skaleerimiskoefitsient on teadaolev väärtus. Ühenduspordi väljundit saab ühendada muude instrumentidega, näiteks ostsilloskoobiga, ilma instrumendi ülekoormuse ohuta.

Isolatsioon: kui kõik pordid on õigesti lõpetatud, on sisendpordi ja isolatsioonipordi võimsussuhe dB-des.

Suunavus: kui kõik pordid on õigesti lõpetatud, on ühenduspordi ja isolatsioonipordi võimsussuhe dB-des.
Kolme pordiühenduse jaoks tehakse tavaliselt kaks võimsuse mõõtmist: üks tavalise päriühenduse ja teine ​​sisend- ja väljundportide vastupidise ühenduse korral. Seda spetsifikatsiooni kasutatakse esi- ja peegelduskomponentide eraldusastme mõõtmiseks; Üldiselt, mida suurem on suunavus, seda parem on siduri jõudlus. Suunavust ei saa mõõta otse, vaid seda saab arvutada ainult isolatsiooni ja vastupidise isolatsiooni mõõdetud väärtuste kaudu.

Jääk-VSWR: seisulaine suhe, mida mõõdetakse siis, kui siduri kõik pordid on õigesti lõpetatud. Seda väärtust kasutatakse siduri sisemise impedantsi sobivuse mõõtmiseks.

Suunaühenduse topoloogia

Suunatud siduri konstruktsiooni saab realiseerida mitmel viisil. Kolm levinumat topoloogiat on RF trafo, takistussild ja sidestatud ülekandeliin. RF-trafol põhinev topoloogia kasutab kahte RF-trafot (joonis 2). Trafot T1} kasutatakse sisendi ja koormuse vahelise põhiliini voolu tuvastamiseks. Teist trafot T2 kasutatakse põhiliini maanduse pinge tuvastamiseks. Sidestuskoefitsient sõltub trafo pöördesuhtest n.

Joonis 2: RF-trafol põhinev suunaühenduse topoloogia kasutab põhiliinil edasisuunas ja peegeldunud komponentide tuvastamiseks kahte RF-trafot. (pildi allikas: digi võtme elektroonika)

Kombineerides iga ühendusliini trafo indutseeritud pinge ja liites saadud tulemused, saab teostada seda tüüpi suundsiduri teoreetilise tööanalüüsi (joonis 3). Vin ， on päripinge ja VL ， on peegeldunud pinge.

 

Joonis 3: trafopõhise siduri analüüs, analüüsides kahe ühendusliini trafo pinget. (pildi allikas: digi võtme elektroonika)

Ülaltoodud joonisel ühendage ühendusliini ühenduspordi pinge (VF % % % % % % % % ') ja eralduspordi pinge (VR % % % % % ') arvutamiseks voolutuvastustrafo, kuid eemaldage pinge tuvastamise trafo. Sarnaselt eemaldatakse alloleval joonisel voolutuvastustrafo ja pinge tuvastamise trafo ühendatakse pordiga, et arvutada VF "ja VR". Ühenduspordi pinge VF saab saada, lisades VF % % % % % 'ja VF ":

 公式 1

Seetõttu võrdub sidestuspordi pinge sisendpingega, mis on jagatud trafo pöörde suhtega.

Samamoodi saab isolatsioonipordi pinge saada, lisades VR % % % % % 'ja VR ":

 Vormel 2

Eralduspordi pinge võrdub peegeldunud pingega, mis on jagatud trafo pöörete arvu negatiivse suhtega. Negatiivne märk näitab peegeldunud pinget ja päripinget 180 & deg; Faasist väljas.

Seda tüüpi suundsiduril on hea jõudlus laias sagedusvahemikus. Näiteks M / A-COM-i macp-011045 ribalaiuse vahemik on 5 kuni 1225 MHz. Selle trafol põhineva siduri sidestuskoefitsient on 23 dB ja nimivõimsus 10 W. Isolatsioon sõltub sagedusest. Kui sagedusvahemik on alla 30 MHz kuni 1 GHz, on vastav isolatsioonivahemik 45 dB kuni 27 dB. Pindkinnitusega pakendis on seadme mõõtmed 6.35 mm x 7.11 mm x 4.1 mm, seega ühildub see enamiku juhtmevabade rakendustega.

Ühendatud ülekandeliinil põhinev sidur koosneb koaksiaalkaablist või trükkplaadi ülekandeliinist. See mehhanism paigutab tihedalt kaks või enam ülekandeliini (tavaliselt 1/4 lainepikkusest), nii et väike kogus kontrollitud signaali võimsust lekib põhiliinilt ühele või mitmele ühendusliinile (joonis 4).

Joonis 4: näide kahesuunalisest sidurist, mis kasutab ühendatud ülekandeliini. Ülekandeliini pikkus on tavaliselt 1/4 kavandatud sagedusriba kesksest lainepikkusest. (pildi allikas: digi võtme elektroonika)

Sisendühendusport 1, suurem osa võimsusest edastatakse ühenduspordi 2 koormusele. Väike kogus võimsust on ühendatud porte 3 ja 4 ühendavate abiliinidega. Port 3 on ühendusport. Pordi võimsustase moodustab kindla protsendi sisendvõimsusest. Sidestuskoefitsienti saab kasutada sidestuspordi võimsuse kirjeldamiseks, mis sõltub ühendusliini geomeetrilisest paigutusest. Peegeldunud võimsus on ühendatud pordiga 4 (isoleeritud port).

ANARENi 11302-20} on tüüpiline sidestatud ülekandeliini suundsidur sagedusvahemikuga 190–400 MHz ja töötlemisvõimsusega kuni 100 W. Seadme nominaalsidestuskoefitsient on 20 dB ja sisestuskadu 0.3 dB. Pakend on pinnale paigaldatav ja selle mõõtmed on 16.51 x 12.19 x 3.58 mm. Seda saab kasutada keskmise võimsusega saatjate võimsustaseme ja VSWR mõõtmise jälgimiseks. Seda tüüpi siduri suurus on seotud sagedusvahemikuga. Mida madalam on töösagedus, seda pikem on pikkus. Seetõttu kasutatakse seda tavaliselt UHF- ja kõrgsageduslikes rakendustes ning vastava seadme suurus on väike.

Viimane suunaühenduse topoloogia on suunasild ja ahel on seotud klassikalise Wheatstone'i sillaga. Analoogseadmete adl5920 RMS ja VSWR detektorid kasutavad seda topoloogiat (joonis 5).

Joonis 5: analoogseadmete adl5920 RMS ja VSWR detektorite jaoks kasutatava kahesuunalise silla lihtsustatud skemaatiline diagramm. Kui kõik pordid on õigesti lõpetatud, on suunavus 33 dB ja arvutus on näidatud joonisel. (pildi allikas: analoogseadmed)

Adl5920 kasutab ülekandeliini päri- ja peegeldunud pinge eraldamiseks takistussilda. Nagu on näidatud joonisel, saab madalsageduslike seadmete teoreetilise suunatavuse arvutada, kui kõik pordid on õigesti lõpetatud. Saadud suunavus on 33 dB. Sillas edastatakse vrev ja vfwd väljundsignaalid RMS kaskaaddetektorile (dünaamiline ulatus on 60 dB). Detektori väljundit saab lugeda lineaarselt dB-des. Kolmas väljundpinge, mis tuletatakse päriväljundi ja peegeldunud väljundi erinevusest, on otseselt võrdeline tagasivoolukaoga, dB-des. Sillapõhise siduri sagedusvahemik on 9 kHz kuni 7 GHz ja nimivõimsus 33 DBM (2 W) sobiva koormuse juures 50 Ω. Sagedusvahemikus 10 MHz kuni 7 GHz on vastav sisestuskao vahemik 0.9 DB kuni 2 dB. Seadmed on pakendatud 5 x 5 mm pindpaigalduspakendisse paksusega 0.75 mm.

Analoogseadmed käivitasid adl5920 jaoks hindamisplaadi adl5920-evalz. See täielikult konfigureeritud hindamisplaat vajab 5 V, 200 Ma toiteallikat. Sisendid, väljundid ja põhiväljundid on ühendatud läbi 2.92 mm pesas. Järgmine skeem näitab tüüpilisi adl5920 jaoks vajalikke ühendusi (joonis 6). Hindamislaud on ideaalne tööriist adl5920 lihtsaks proovimiseks.

Joonis 6: adl5920-ealz hindamisplaadi skemaatiline diagramm näitab tüüpilisi ühendusi, mis on vajalikud analoogseadmete adl5920 kahesuunaliste RMS- ja VSWR-detektorite jaoks. (pildi allikas: analoogseadmed)

Takistusega silla abil realiseeritud suundsidur annab kõige laiema sagedusvahemiku, mis on põhimõtteliselt lähedane alalisvoolule (DC). Trafol ja ülekandeliinil põhineval siduril on rohkem ribalaiuse piiranguid, kuid nimivõimsus on suurem.

Ükskõik milline ülaltoodud seadmetest saab eraldada signaali jälgimise ahelate sisendvõimsusnäidiseid. Võimsustaseme, sageduse ja modulatsiooni saab määrata proovide mõõtmisel traditsiooniliste instrumentide, näiteks ostsilloskoobi või spektrianalüsaatori abil. Andmeid saab integreerida ka tagasisideahelasse, et reguleerida väljundit nii, et see jääks nõutavasse vahemikku.

Koormusseisundit saab esitada pinge seisva laine suhtega (VSWR). Väljundpordi koormust VSWR saab arvutada ühenduspordi ja isolatsioonipordi väljundite (st päripinge ja peegelduspinge) abil.

Vormel 3

Tootluskahju saab arvutada VSWR abil:

Vormel 4

kokkuvõte

Suundsidur on raadiosagedussüsteemide projekteerijatele väga kasulik mõõteseade. See ei võimalda mitte ainult RF-võimsuse taseme amplituudiga proportsionaalset vaadet, vaid ka eraldada edasi- ja peegeldunud signaalikomponente, mis on abiks koormuse karakteristikute analüüsimisel. Nagu eespool mainitud, on kolm tavalist siduri topoloogiat, mis võivad neid väljundeid pakkuda, mis pole mitte ainult väikesed, vaid ühilduvad ka traadita seadmetega.

"Kinghelmi" kaubamärgi registreeris algselt Golden Beacon Company. Golden beacon on GPS-i otsemüügitootja antenn ja Beidou antenn. Sellel on Beidou GPS-i navigatsiooni- ja positsioneerimistööstuses väga suur populaarsus ja maine. Teadus-, arendus- ja tootmistooteid kasutatakse laialdaselt BDS-i satelliitnavigatsioonis ja positsioneerimises, traadita sides ja muudes valdkondades. Peamiste toodete hulka kuuluvad: rj45-rj45 võrk, võrguliides pesa, RF pesa adapter, koaksiaalkaabel pesa, tüüp-C pesa, HDMI-liides, C-tüüpi liides, tihvt ja siin, SMA, FPC, FFC antenn pesa, antenn signaali edastamine veekindel pesa, HDMI liides, USB-pistik, klemmiliin, klemmiplaadi juhtmestik, klemmiriba, raadiosagedusliin, RF RFID-märgend Positsioneerimise navigeerimine antenn, suhtlemine antenn ühendusjuhe, kummivarras antenn, imemisantenn, 433 antenn, 4G antenn, GPS-moodul antennjm. Seda kasutatakse laialdaselt kosmose-, side-, [敏感词] tööstuses, mõõteriistades, turvalisuses, meditsiinis ja muudes tööstusharudes.

See sisu pärineb Internetist / pilvaju mõttekojast. See veebisait pakub ainult kordustrükki. Selle artikli vaadetel, seisukohtadel ja tehnoloogiatel pole selle veebisaidiga mingit pistmist. Rikkumise korral võtke meiega ühendust, et see kustutada!