مبدأ عمل المقرنة الاتجاهية

تعتبر قارنات التوصيل الاتجاهية مكونات قياسية لموجة الميكروويف/المليمتر في قياس الموجات الميكروية وأنظمة الميكروويف الأخرى.يمكن استخدامها لعزل الإشارة وفصلها وخلطها، مثل مراقبة الطاقة، وتثبيت طاقة خرج المصدر، وعزل مصدر الإشارة، واختبار كنس تردد الإرسال والانعكاس، وما إلى ذلك. إنه مقسم طاقة الموجات الدقيقة الاتجاهي، وهو مكون لا غنى عنه في أجهزة قياس الانعكاسات ذات الترددات الحديثة.عادة، هناك عدة أنواع، مثل الدليل الموجي، والخط المحوري، والخط الشريطي، والشريط الصغير.

الشكل 1 هو رسم تخطيطي للهيكل.وهو يشتمل بشكل أساسي على جزأين، الخط الرئيسي والخط المساعد، اللذين يقترنان ببعضهما البعض من خلال أشكال مختلفة من الثقوب الصغيرة والشقوق والفجوات.ولذلك، فإن جزءًا من مدخلات الطاقة من "1" على طرف الخط الرئيسي سوف يقترن بالخط الثانوي.بسبب تداخل الموجات أو تراكبها، سيتم نقل الطاقة فقط على طول الخط الثانوي - اتجاه واحد (يسمى "الأمام") والآخر. لا يوجد تقريبًا أي نقل للطاقة بترتيب واحد (يسمى "العكسي")

الشكل 2 عبارة عن قارنة توصيل متقاطعة الاتجاه، حيث يتم توصيل أحد المنافذ الموجودة في قارنة التوصيل بحمل مطابق مدمج.

تطبيق المقرنة الاتجاهية

1، لنظام تركيب الطاقة
عادةً ما يتم استخدام قارنة التوصيل الاتجاهية 3 ديسيبل (المعروفة باسم جسر 3 ديسيبل) في نظام تركيب التردد متعدد الموجات الحاملة، كما هو موضح في الشكل أدناه.هذا النوع من الدوائر شائع في الأنظمة الموزعة الداخلية.بعد مرور الإشارات f1 وf2 من مضخمي القدرة عبر قارنة التوصيل الاتجاهية 3dB، يحتوي خرج كل قناة على مكوني تردد f1 وf2، ويقلل 3dB سعة كل مكون تردد.إذا كان أحد أطراف الخرج متصلاً بحمل ممتص، فيمكن استخدام الخرج الآخر كمصدر للطاقة لنظام قياس التشكيل البيني المنفعل.إذا كنت بحاجة إلى تحسين العزل بشكل أكبر، يمكنك إضافة بعض المكونات مثل المرشحات والعوازل.يمكن أن تكون عزلة جسر 3 ديسيبل المصمم جيدًا أكثر من 33 ديسيبل.
 
يتم استخدام قارنة التوصيل الاتجاهية في نظام دمج الطاقة الأول.
تظهر منطقة الأخدود الاتجاهي كتطبيق آخر لتجميع الطاقة في الشكل (أ) أدناه.في هذه الدائرة، تم تطبيق اتجاهية المقرنة الاتجاهية بذكاء.بافتراض أن درجة اقتران القارنتين هي 10 ديسيبل والاتجاهية كلاهما 25 ديسيبل، فإن العزل بين طرفي f1 وf2 هو 45 ديسيبل.إذا كان مدخلا f1 وf2 كلاهما 0dBm، فإن الخرج المدمج يكون -10dBm.بالمقارنة مع مقرنة ويلكنسون في الشكل (ب) أدناه (قيمة العزل النموذجية هي 20 ديسيبل)، فإن نفس إشارة دخل OdBm، بعد التوليف، هناك -3 ديسيبل (دون النظر في خسارة الإدراج).بالمقارنة مع الحالة بين العينات، قمنا بزيادة إشارة الدخل في الشكل (أ) بمقدار 7 ديسيبل بحيث يكون خرجها متسقًا مع الشكل (ب).في هذا الوقت، "تتناقص" المسافة بين f1 وf2 في الشكل (أ) بمقدار 38 ديسيبل.نتيجة المقارنة النهائية هي أن طريقة تركيب الطاقة لقارنة التوصيل الاتجاهية أعلى بمقدار 18 ديسيبل من قارنة التوصيل ويلكنسون.هذا المخطط مناسب لقياس التشكيل البيني لعشرة مكبرات صوت.

يتم استخدام قارنة التوصيل الاتجاهية في نظام تجميع الطاقة 2

2، وتستخدم لقياس مكافحة التدخل المتلقي أو قياس زائفة
في نظام اختبار وقياس التردد اللاسلكي، يمكن غالبًا رؤية الدائرة الموضحة في الشكل أدناه.لنفترض أن DUT (الجهاز أو المعدات قيد الاختبار) هو جهاز استقبال.وفي هذه الحالة، يمكن حقن إشارة تداخل القناة المجاورة في جهاز الاستقبال من خلال طرف الاقتران الخاص بقارنة التوصيل الاتجاهية.ثم يمكن لجهاز اختبار متكامل متصل بها من خلال قارنة التوصيل الاتجاهية اختبار مقاومة جهاز الاستقبال - أداء الألف تداخل.إذا كان DUT عبارة عن هاتف خلوي، فيمكن تشغيل جهاز إرسال الهاتف بواسطة جهاز اختبار شامل متصل بنهاية الاقتران الخاصة بقارنة التوصيل الاتجاهية.ومن ثم يمكن استخدام محلل الطيف لقياس الخرج الزائف لهاتف المشهد.وبطبيعة الحال، ينبغي إضافة بعض دوائر الترشيح قبل محلل الطيف.وبما أن هذا المثال يناقش فقط تطبيق قارنات الاتجاه، فقد تم حذف دائرة المرشح.

يتم استخدام قارنة التوصيل الاتجاهية لقياس مقاومة التداخل لجهاز الاستقبال أو الارتفاع الزائف للهاتف الخلوي.
في دائرة الاختبار هذه، تعتبر اتجاهية قارنة التوصيل الاتجاهية مهمة جدًا.يريد محلل الطيف المتصل بالطرف فقط استقبال الإشارة من DUT ولا يريد استقبال كلمة المرور من طرف الاقتران.

3، لأخذ عينات الإشارة والرصد
قد يكون القياس والمراقبة عبر الإنترنت لجهاز الإرسال أحد أكثر تطبيقات قارنات الاتجاه استخدامًا على نطاق واسع.يمثل الشكل التالي تطبيقًا نموذجيًا للقارنات الاتجاهية لقياس المحطة الأساسية الخلوية.لنفترض أن طاقة خرج جهاز الإرسال هي 43dBm (20W)، وهي اقتران قارنة التوصيل الاتجاهية.تبلغ السعة 30 ديسيبل، وخسارة الإدراج (فقد الخط بالإضافة إلى خسارة الاقتران) هي 0.15 ديسيبل.تحتوي نهاية الاقتران على إشارة 13 ديسيبل مللي متر (20 مللي واط) مرسلة إلى اختبار المحطة الأساسية، والإخراج المباشر لمقرنة الاتجاه هو 42.85 ديسيبل مللي متر (19.3 واط)، ويتم امتصاص التسرب بواسطة الحمل على الجانب المعزول.

يتم استخدام المقرنة الاتجاهية لقياس المحطة الأساسية.
تستخدم جميع أجهزة الإرسال تقريبًا هذه الطريقة لأخذ العينات والمراقبة عبر الإنترنت، وربما تكون هذه الطريقة فقط هي التي يمكنها ضمان اختبار أداء جهاز الإرسال في ظل ظروف العمل العادية.ولكن تجدر الإشارة إلى أن نفس الشيء هو اختبار جهاز الإرسال، وأن المختبرين المختلفين لديهم مخاوف مختلفة.إذا أخذنا محطات WCDMA الأساسية كمثال، يجب على المشغلين الانتباه إلى المؤشرات الموجودة في نطاق تردد العمل الخاص بهم (2110 ~ 2170 ميجا هرتز)، مثل جودة الإشارة، والطاقة داخل القناة، وطاقة القناة المجاورة، وما إلى ذلك. وبموجب هذه الفرضية، سيقوم المصنعون بالتركيب على نهاية إخراج المحطة الأساسية مقرنة اتجاهية ضيقة النطاق (مثل 2110 ~ 2170 ميجا هرتز) لمراقبة ظروف عمل جهاز الإرسال داخل النطاق وإرسالها إلى مركز التحكم في أي وقت.
إذا كان هو منظم طيف الترددات الراديوية - محطة المراقبة الراديوية لاختبار مؤشرات المحطة الأساسية الناعمة، فإن تركيزه مختلف تمامًا.وفقًا لمتطلبات مواصفات إدارة الراديو، يمتد نطاق تردد الاختبار إلى 9 كيلو هرتز ~ 12.75 جيجا هرتز، والمحطة الأساسية المختبرة واسعة جدًا.ما مقدار الإشعاع الهامشي الذي سيتم توليده في نطاق التردد والذي سيتداخل مع التشغيل المنتظم للمحطات الأساسية الأخرى؟اهتمام محطات الرصد الإذاعي.في هذا الوقت، مطلوب قارنة اتجاهية بنفس عرض النطاق الترددي لأخذ عينات الإشارة، ولكن لا يبدو أن قارنة التوصيل الاتجاهية التي يمكن أن تغطي 9 كيلو هرتز ~ 12.75 جيجا هرتز موجودة.نحن نعلم أن طول ذراع التوصيل لقارنة التوصيل الاتجاهية يرتبط بترددها المركزي.يمكن أن يحقق عرض النطاق الترددي لمقرنة الاتجاه ذات النطاق العريض للغاية 5-6 نطاقات أوكتاف، مثل 0.5-18 جيجا هرتز، ولكن لا يمكن تغطية نطاق التردد أقل من 500 ميجا هرتز.

4، قياس الطاقة عبر الإنترنت
في تكنولوجيا قياس الطاقة من النوع، تعد قارنة التوصيل الاتجاهية جهازًا بالغ الأهمية.يوضح الشكل التالي الرسم التخطيطي لنظام قياس نموذجي عالي الطاقة.يتم أخذ عينات من الطاقة الأمامية من مكبر الصوت قيد الاختبار بواسطة طرف الاقتران الأمامي (الطرف 3) لمقرنة الاتجاه وإرسالها إلى عداد الطاقة.يتم أخذ عينات من الطاقة المنعكسة بواسطة محطة التوصيل العكسي (المحطة 4) وإرسالها إلى عداد الطاقة.
يتم استخدام قارنة التوصيل الاتجاهية لقياس الطاقة العالية.
يرجى ملاحظة: بالإضافة إلى تلقي الطاقة المنعكسة من الحمل، فإن طرف التوصيل العكسي (الطرف 4) يتلقى أيضًا طاقة التسرب من الاتجاه الأمامي (الطرف 1)، والذي يحدث بسبب اتجاه قارنة التوصيل الاتجاهية.الطاقة المنعكسة هي ما يأمل المختبر قياسه، وقوة التسرب هي المصدر الأساسي للأخطاء في قياس الطاقة المنعكسة.يتم تثبيت الطاقة المنعكسة وقوة التسرب على طرف التوصيل العكسي (4 أطراف) ثم يتم إرسالهما إلى عداد الطاقة.وبما أن مسارات إرسال الإشارتين مختلفة، فهو عبارة عن تراكب متجه.إذا كان من الممكن مقارنة مدخلات الطاقة المتسربة إلى عداد الطاقة مع الطاقة المنعكسة، فسوف ينتج عنها خطأ كبير في القياس.
وبطبيعة الحال، فإن الطاقة المنعكسة من الحمل (الطرف 2) سوف تتسرب أيضًا إلى طرف الوصلة الأمامية (الطرف 1، غير موضح في الشكل أعلاه).ومع ذلك، فإن حجمها ضئيل مقارنة بالقوة الأمامية، التي تقيس القوة الأمامية.يمكن تجاهل الخطأ الناتج.

تقع شركة Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. في "وادي السيليكون" في الصين - Beijing Zhongguancun، وهي مؤسسة ذات تقنية عالية مخصصة لخدمة مؤسسات البحث المحلية والأجنبية ومعاهد البحوث والجامعات وموظفي البحث العلمي في المؤسسات.تعمل شركتنا بشكل رئيسي في البحث والتطوير المستقل والتصميم والتصنيع وبيع المنتجات الإلكترونية البصرية، وتوفر حلولًا مبتكرة وخدمات احترافية وشخصية للباحثين العلميين والمهندسين الصناعيين.بعد سنوات من الابتكار المستقل، شكلت سلسلة غنية ومثالية من المنتجات الكهروضوئية، والتي تستخدم على نطاق واسع في الصناعات البلدية والعسكرية والنقل والطاقة الكهربائية والمالية والتعليم والطبية وغيرها من الصناعات.

ونحن نتطلع إلى التعاون معكم!