Richtkoppler sind ein wichtiger Baustein der Signalverarbeitung. Ihre Grundfunktion besteht darin, HF-Signale mit einem vorgegebenen Kopplungsgrad abzutasten, wobei die Signal- und Abtastanschlüsse hochisoliert sind – was die Analyse, Messung und Verarbeitung in vielen Anwendungen unterstützt. Da es sich um passive Bauelemente handelt, arbeiten sie auch in umgekehrter Richtung, wobei Signale je nach Richtwirkung und Kopplungsgrad des Bauelements in den Hauptpfad eingespeist werden. Wie wir weiter unten sehen werden, gibt es einige Konfigurationsvarianten von Richtkopplern.
Definitionen
Idealerweise sollte ein Koppler verlustfrei, angepasst und reziprok sein. Die grundlegenden Eigenschaften von Drei- und Viertornetzwerken sind Isolation, Kopplung und Richtwirkung, deren Werte zur Charakterisierung der Koppler verwendet werden. Ein idealer Koppler verfügt über eine unendliche Richtwirkung und Isolation sowie einen für die jeweilige Anwendung gewählten Kopplungsfaktor.
Das Funktionsdiagramm in Abb. 1 veranschaulicht die Funktionsweise eines Richtkopplers, gefolgt von einer Beschreibung der zugehörigen Leistungsparameter. Das obere Diagramm zeigt einen 4-Port-Koppler mit gekoppelten (Vorwärts-) und isolierten (Rückwärts- bzw. Reflexions-)Ports. Das untere Diagramm zeigt eine 3-Port-Struktur ohne isolierten Port. Diese wird in Anwendungen eingesetzt, die nur einen einzigen vorwärtsgekoppelten Ausgang benötigen. Der 3-Port-Koppler kann in umgekehrter Richtung angeschlossen werden, wobei der zuvor gekoppelte Port zum isolierten Port wird:
Abbildung 1: GrundlagenRichtkopplerKonfigurationen
Leistungsmerkmale:
Kopplungsfaktor: Dies gibt den Anteil der Eingangsleistung (an P1) an, der an den gekoppelten Port P3 geliefert wird
Richtwirkung: Dies ist ein Maß für die Fähigkeit des Kopplers, Wellen zu trennen, die sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausbreiten, wie an den gekoppelten (P3) und isolierten (P4) Anschlüssen beobachtet.
Isolation: Gibt die an die abgekoppelte Last (P4) gelieferte Leistung an
Einfügungsverlust: Dies berücksichtigt die Eingangsleistung (P1), die an den übertragenen (P2) Port geliefert wird, die durch die an die gekoppelten und isolierten Ports gelieferte Leistung reduziert wird.
Die Werte dieser Eigenschaften in dB sind:
Kopplung = C = 10 log (P1/P3)
Richtwirkung = D = 10 log (P3/P4)
Isolierung = I = 10 log (P1/P4)
Einfügungsdämpfung = L = 10 log (P1/P2)
Arten von Kupplungen
Dieser Kopplertyp hat drei zugängliche Ports, wie in Abb. 2 gezeigt, wobei der vierte Port intern terminiert ist, um eine maximale Richtwirkung zu erzielen. Die Grundfunktion eines Richtkopplers besteht darin, das isolierte (Rückwärts-)Signal abzutasten. Eine typische Anwendung ist die Messung der reflektierten Leistung (oder indirekt des VSWR). Obwohl er in umgekehrter Richtung angeschlossen werden kann, ist dieser Kopplertyp nicht reziprok. Da einer der gekoppelten Ports intern terminiert ist, ist nur ein gekoppeltes Signal verfügbar. In Vorwärtsrichtung (wie gezeigt) tastet der gekoppelte Port die Rückwärtswelle ab. Bei Anschluss in Rückwärtsrichtung (HF-Eingang rechts) wäre der gekoppelte Port jedoch eine um den Kopplungsfaktor reduzierte Probe der Vorwärtswelle. Mit diesem Anschluss kann das Gerät als Probenehmer zur Signalmessung verwendet werden oder um einen Teil des Ausgangssignals an die Rückkopplungsschaltung zu liefern.
Abbildung 2: 50-Ohm-Richtkoppler
Vorteile:
1、Die Leistung kann für den Vorwärtspfad optimiert werden
2、Hohe Richtwirkung und Isolierung
3. Die Richtwirkung eines Kopplers wird stark durch die Impedanzanpassung beeinflusst, die durch die Terminierung am isolierten Port bereitgestellt wird. Die interne Terminierung gewährleistet eine hohe Leistung
Nachteile:
1、Kopplung ist nur auf dem Vorwärtspfad verfügbar
2、Keine gekoppelte Leitung
3. Die Nennleistung des gekoppelten Ports ist geringer als die des Eingangsports, da die auf den gekoppelten Port angewendete Leistung fast vollständig im internen Abschluss abgeführt wird.
Si Chuan Keenlion Microwave bietet eine große Auswahl an Richtkopplern in Schmalband- und Breitbandausführung für Frequenzen von 0,5 bis 50 GHz. Sie sind für eine Eingangsleistung von 10 bis 30 Watt in einem 50-Ohm-Übertragungssystem ausgelegt. Es kommen Mikrostreifen- oder Streifenleitungsdesigns zum Einsatz, die für optimale Leistung optimiert sind.
Die Einheiten werden standardmäßig mit SMA- oder N-Buchsen oder 2,92-mm-, 2,40-mm- und 1,85-mm-Anschlüssen für Hochfrequenzkomponenten geliefert.
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Veröffentlichungszeit: 30. August 2022
