दिशात्मक युग्मक का कार्य सिद्धांत

दिशात्मक युग्मक माइक्रोवेव माप और अन्य माइक्रोवेव सिस्टम में मानक माइक्रोवेव/मिलीमीटर तरंग घटक हैं। उनका उपयोग सिग्नल अलगाव, पृथक्करण और मिश्रण के लिए किया जा सकता है, जैसे कि पावर मॉनिटरिंग, सोर्स आउटपुट पावर स्टेबिलाइजेशन, सिग्नल सोर्स आइसोलेशन, ट्रांसमिशन और रिफ्लेक्शन फ्रीक्वेंसी स्वीपिंग टेस्ट, आदि। यह एक दिशात्मक माइक्रोवेव पावर डिवाइडर है, और यह आधुनिक स्वेप्ट-फ़्रीक्वेंसी रिफेक्शनोमीटर में एक अपरिहार्य घटक है। आमतौर पर, कई प्रकार होते हैं, जैसे कि वेवगाइड, समाक्षीय रेखा, स्ट्रिपलाइन और माइक्रोस्ट्रिप।

चित्रा 1 संरचना का एक योजनाबद्ध आरेख है। इसमें मुख्य रूप से दो भाग शामिल हैं, मेनलाइन और सहायक रेखा, जो छोटे छेद, स्लिट्स और अंतराल के विभिन्न रूपों के माध्यम से एक दूसरे के साथ मिलकर है। इसलिए, मेनलाइन छोर पर "1 ″ से बिजली इनपुट का हिस्सा माध्यमिक रेखा पर युग्मित किया जाएगा। तरंगों के हस्तक्षेप या सुपरपोजिशन के कारण, शक्ति केवल द्वितीयक लाइन-एक दिशा ("फॉरवर्ड" कहा जाता है) के साथ प्रेषित की जाएगी, और दूसरा एक क्रम में लगभग कोई शक्ति ट्रांसमिशन नहीं है (जिसे "रिवर्स" कहा जाता है))

चित्रा 2 एक क्रॉस-डायरेक्शनल कपलर है, कपलर में बंदरगाहों में से एक अंतर्निहित मिलान लोड से जुड़ा हुआ है।

दिशात्मक युग्मक का आवेदन

1, शक्ति संश्लेषण प्रणाली के लिए
एक 3DB दिशात्मक युग्मक (जिसे आमतौर पर 3DB पुल के रूप में जाना जाता है) का उपयोग आमतौर पर एक मल्टी-वाहक आवृत्ति संश्लेषण प्रणाली में किया जाता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। इस तरह का सर्किट इनडोर वितरित प्रणालियों में आम है। दो पावर एम्पलीफायरों से F1 और F2 के संकेतों के बाद 3DB दिशात्मक युग्मक से गुजरते हैं, प्रत्येक चैनल के आउटपुट में दो आवृत्ति घटक F1 और F2 होते हैं, और 3DB प्रत्येक आवृत्ति घटक के आयाम को कम करता है। यदि आउटपुट टर्मिनलों में से एक अवशोषित लोड से जुड़ा हुआ है, तो दूसरे आउटपुट का उपयोग निष्क्रिय इंटरमॉड्यूलेशन माप प्रणाली के बिजली स्रोत के रूप में किया जा सकता है। यदि आपको अलगाव में और सुधार करने की आवश्यकता है, तो आप कुछ घटक जैसे फिल्टर और आइसोलेटर जोड़ सकते हैं। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए 3DB पुल का अलगाव 33DB से अधिक हो सकता है।
 
दिशात्मक युग्मक का उपयोग पावर संयोजन प्रणाली एक में किया जाता है।
बिजली के संयोजन के एक अन्य अनुप्रयोग के रूप में दिशात्मक गली क्षेत्र नीचे चित्र (ए) में दिखाया गया है। इस सर्किट में, दिशात्मक युग्मक की प्रत्यक्षता को चतुराई से लागू किया गया है। यह मानते हुए कि दो युग्मकों की युग्मन डिग्री दोनों 10DB हैं और प्रत्यक्षता दोनों 25DB है, F1 और F2 छोर के बीच का अलगाव 45DB है। यदि F1 और F2 के इनपुट दोनों 0DBM हैं, तो संयुक्त आउटपुट -10dbm दोनों है। नीचे चित्र (बी) में विल्किंसन कपलर की तुलना में (इसका विशिष्ट अलगाव मूल्य 20db है), ODBM का एक ही इनपुट सिग्नल, संश्लेषण के बाद, -3DBM (सम्मिलन हानि पर विचार किए बिना) है। अंतर-नमूना स्थिति की तुलना में, हम 7DB द्वारा चित्र (ए) में इनपुट सिग्नल को बढ़ाते हैं ताकि इसका आउटपुट चित्र (बी) के अनुरूप हो। इस समय, F1 और F2 के बीच चित्र (A) "घटता है" "38 DB है। अंतिम तुलना परिणाम यह है कि दिशात्मक युग्मक की शक्ति संश्लेषण विधि विल्किंसन कपलर की तुलना में 18db अधिक है। यह योजना दस एम्पलीफायरों के इंटरमॉड्यूलेशन माप के लिए उपयुक्त है।

एक दिशात्मक युग्मक का उपयोग पावर संयोजन प्रणाली 2 में किया जाता है

2, रिसीवर विरोधी हस्तक्षेप माप या सहज माप के लिए उपयोग किया जाता है
आरएफ परीक्षण और माप प्रणाली में, नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया सर्किट अक्सर देखा जा सकता है। मान लीजिए कि DUT (परीक्षण के तहत उपकरण या उपकरण) एक रिसीवर है। उस स्थिति में, एक आसन्न चैनल हस्तक्षेप संकेत को दिशात्मक युग्मक के युग्मन अंत के माध्यम से रिसीवर में इंजेक्ट किया जा सकता है। तब दिशात्मक युग्मक के माध्यम से उनसे जुड़ा एक एकीकृत परीक्षक रिसीवर प्रतिरोध का परीक्षण कर सकता है - हजार हस्तक्षेप प्रदर्शन। यदि DUT एक सेलुलर फोन है, तो फोन के ट्रांसमीटर को दिशात्मक युग्मक के युग्मन अंत से जुड़े एक व्यापक परीक्षक द्वारा चालू किया जा सकता है। तब एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक का उपयोग दृश्य फोन के सहज आउटपुट को मापने के लिए किया जा सकता है। बेशक, कुछ फ़िल्टर सर्किट को स्पेक्ट्रम विश्लेषक से पहले जोड़ा जाना चाहिए। चूंकि यह उदाहरण केवल दिशात्मक युग्मकों के आवेदन पर चर्चा करता है, फ़िल्टर सर्किट को छोड़ दिया जाता है।

दिशात्मक युग्मक का उपयोग सेलुलर फोन की रिसीवर या सहज ऊंचाई के विरोधी-हस्तक्षेप माप के लिए किया जाता है।
इस परीक्षण सर्किट में, दिशात्मक युग्मक की प्रत्यक्षता बहुत महत्वपूर्ण है। स्पेक्ट्रम विश्लेषक के माध्यम से जुड़ा हुआ केवल DUT से सिग्नल प्राप्त करना चाहता है और युग्मन अंत से पासवर्ड प्राप्त नहीं करना चाहता है।

3, सिग्नल सैंपलिंग और मॉनिटरिंग के लिए
ट्रांसमीटर ऑनलाइन माप और निगरानी दिशात्मक युग्मकों के सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले अनुप्रयोगों में से एक हो सकता है। निम्नलिखित आंकड़ा सेलुलर बेस स्टेशन माप के लिए दिशात्मक युग्मकों का एक विशिष्ट अनुप्रयोग है। मान लीजिए कि ट्रांसमीटर की आउटपुट पावर 43DBM (20W) है, जो दिशात्मक युग्मक का युग्मन है। क्षमता 30db है, सम्मिलन हानि (लाइन हानि प्लस युग्मन हानि) 0.15db है। युग्मन अंत में बेस स्टेशन परीक्षक को भेजे गए 13DBM (20MW) सिग्नल हैं, दिशात्मक युग्मक का प्रत्यक्ष आउटपुट 42.85DBM (19.3W) है, और रिसाव एक लोड द्वारा अवशोषित होने वाली शक्ति है।

दिशात्मक युग्मक का उपयोग बेस स्टेशन माप के लिए किया जाता है।
लगभग सभी ट्रांसमीटर ऑनलाइन नमूने और निगरानी के लिए इस विधि का उपयोग करते हैं, और शायद केवल यह विधि केवल काम करने की स्थिति में ट्रांसमीटर के प्रदर्शन परीक्षण की गारंटी दे सकती है। लेकिन यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक ही ट्रांसमीटर परीक्षण है, और विभिन्न परीक्षकों की अलग -अलग चिंताएं हैं। WCDMA बेस स्टेशनों को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, ऑपरेटरों को अपने काम करने की आवृत्ति बैंड (2110 ~ 2170MHz) में संकेतकों पर ध्यान देना चाहिए, जैसे कि सिग्नल की गुणवत्ता, इन-चैनल पावर, आसन्न चैनल पावर, आदि। समय।
यदि यह रेडियो फ़्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम-द रेडियो मॉनिटरिंग स्टेशन का नियामक है, तो सॉफ्ट बेस स्टेशन संकेतकों का परीक्षण करने के लिए, इसका ध्यान पूरी तरह से अलग है। रेडियो प्रबंधन विनिर्देश आवश्यकताओं के अनुसार, परीक्षण आवृत्ति रेंज को 9kHz ~ 12.75GHz तक बढ़ाया जाता है, और परीक्षण किया गया बेस स्टेशन इतना व्यापक है। आवृत्ति बैंड में कितना सहज विकिरण उत्पन्न होगा और अन्य बेस स्टेशनों के नियमित संचालन में हस्तक्षेप करेगा? रेडियो मॉनिटरिंग स्टेशनों की चिंता। इस समय, सिग्नल सैंपलिंग के लिए एक ही बैंडविड्थ के साथ एक दिशात्मक युग्मक की आवश्यकता होती है, लेकिन एक दिशात्मक युग्मक जो 9kHz ~ 12.75GHz को कवर कर सकता है, वह मौजूद नहीं है। हम जानते हैं कि एक दिशात्मक युग्मक के युग्मन हाथ की लंबाई इसके केंद्र आवृत्ति से संबंधित है। एक अल्ट्रा-वाइडबैंड दिशात्मक युग्मक की बैंडविड्थ 5-6 ऑक्टेव बैंड, जैसे कि 0.5-18GHz प्राप्त कर सकती है, लेकिन 500MHz से नीचे की आवृत्ति बैंड को कवर नहीं किया जा सकता है।

4, ऑनलाइन पावर मापन
थ्रू-टाइप पावर माप तकनीक में, दिशात्मक युग्मक एक बहुत ही महत्वपूर्ण उपकरण है। निम्नलिखित आंकड़ा एक विशिष्ट पास-थ्रू हाई-पावर माप प्रणाली के योजनाबद्ध आरेख को दर्शाता है। परीक्षण के तहत एम्पलीफायर से आगे की शक्ति को दिशात्मक युग्मक के आगे कपलिंग अंत (टर्मिनल 3) द्वारा नमूना लिया गया है और पावर मीटर को भेजा गया है। प्रतिबिंबित शक्ति को रिवर्स कपलिंग टर्मिनल (टर्मिनल 4) द्वारा नमूना लिया जाता है और पावर मीटर पर भेजा जाता है।
उच्च शक्ति माप के लिए एक दिशात्मक युग्मक का उपयोग किया जाता है।
कृपया ध्यान दें: लोड से परावर्तित शक्ति प्राप्त करने के अलावा, रिवर्स कपलिंग टर्मिनल (टर्मिनल 4) भी आगे की दिशा (टर्मिनल 1) से रिसाव शक्ति प्राप्त करता है, जो दिशात्मक युग्मक की प्रत्यक्षता के कारण होता है। परावर्तित ऊर्जा वह है जो परीक्षक को मापने की उम्मीद करता है, और रिसाव शक्ति परावर्तित शक्ति माप में त्रुटियों का प्राथमिक स्रोत है। परावर्तित शक्ति और रिसाव शक्ति को रिवर्स कपलिंग एंड (4 छोर) पर सुपरिम्पोज किया जाता है और फिर पावर मीटर पर भेजा जाता है। चूंकि दो संकेतों के ट्रांसमिशन पथ अलग -अलग हैं, यह एक वेक्टर सुपरपोजिशन है। यदि पावर मीटर के लिए रिसाव पावर इनपुट की तुलना प्रतिबिंबित शक्ति के साथ की जा सकती है, तो यह एक महत्वपूर्ण माप त्रुटि का उत्पादन करेगा।
बेशक, लोड (अंत 2) से परावर्तित शक्ति भी आगे के युग्मन अंत (अंत 1, ऊपर चित्र में नहीं दिखाया गया) तक लीक हो जाएगा। फिर भी, आगे की शक्ति की तुलना में इसका परिमाण न्यूनतम है, जो आगे की ताकत को मापता है। परिणामी त्रुटि को नजरअंदाज किया जा सकता है।

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