방향성 결합기는 중요한 신호 처리 장치입니다. 방향성 결합기의 기본 기능은 신호 포트와 샘플링된 포트 사이에 높은 절연성을 유지하면서 미리 정해진 결합도로 RF 신호를 샘플링하는 것입니다. 이는 다양한 응용 분야에서 분석, 측정 및 처리를 지원합니다. 방향성 결합기는 수동 소자이기 때문에 역방향으로도 동작하며, 소자의 방향성과 결합도에 따라 신호가 주 경로에 주입됩니다. 아래에서 살펴보겠지만 방향성 결합기의 구성에는 몇 가지 변형이 있습니다.
정의
이상적으로 커플러는 무손실, 정합, 상호성을 가져야 합니다. 3포트 및 4포트 네트워크의 기본 특성은 격리도, 결합도, 그리고 지향성이며, 이러한 값들이 커플러의 특성을 결정하는 데 사용됩니다. 이상적인 커플러는 무한한 지향성과 고립도를 가지며, 의도된 용도에 맞게 선택된 결합 계수를 가집니다.
그림 1의 기능 다이어그램은 방향성 결합기의 작동을 보여주고, 이어서 관련 성능 매개변수에 대한 설명을 제공합니다. 위쪽 다이어그램은 결합된(순방향) 포트와 분리된(역방향 또는 반사) 포트를 모두 포함하는 4포트 커플러입니다. 아래쪽 다이어그램은 분리된 포트를 제거한 3포트 구조입니다. 이는 단일 순방향 결합 출력만 필요한 애플리케이션에 사용됩니다. 3포트 커플러는 역방향으로 연결할 수 있으며, 이 경우 이전에 결합되었던 포트가 분리된 포트가 됩니다.
그림 1: 기본방향성 결합기구성
성능 특성:
결합 계수: 이는 결합된 포트 P3에 전달되는 입력 전력(P1에서)의 분수를 나타냅니다.
지향성: 이는 커플러가 전방 및 역방향으로 전파되는 파동을 분리하는 능력을 측정하는 것으로, 커플링된 포트(P3)와 분리된 포트(P4)에서 관찰됩니다.
절연: 분리된 부하(P4)에 전달되는 전력을 나타냅니다.
삽입 손실: 이는 전송 포트(P2)에 전달되는 입력 전력(P1)을 설명하는데, 이는 결합 및 분리된 포트에 전달되는 전력에 의해 감소합니다.
이러한 특성의 값은 dB로 다음과 같습니다.
커플링 = C = 10 log (P1/P3)
지향성 = D = 10 log (P3/P4)
격리 = I = 10 log (P1/P4)
삽입 손실 = L = 10 log (P1/P2)
커플러의 종류
이 유형의 커플러는 그림 2에 표시된 것처럼 접근 가능한 포트가 세 개 있으며, 네 번째 포트는 최대 지향성을 제공하기 위해 내부적으로 종단 처리됩니다. 방향성 커플러의 기본 기능은 격리된(역방향) 신호를 샘플링하는 것입니다. 일반적인 응용 분야는 반사 전력(또는 간접적으로 VSWR)을 측정하는 것입니다. 역방향으로 연결할 수 있지만 이 유형의 커플러는 가역적이지 않습니다. 결합된 포트 중 하나가 내부적으로 종단 처리되므로 하나의 결합된 신호만 사용할 수 있습니다. 순방향(그림 참조)에서는 결합된 포트가 역파를 샘플링하지만 역방향(오른쪽의 RF 입력)으로 연결하면 결합된 포트는 결합 계수만큼 감소된 순방향 파의 샘플이 됩니다. 이 연결을 통해 이 장치는 신호 측정을 위한 샘플러로 사용하거나 출력 신호의 일부를 피드백 회로에 전달할 수 있습니다.
그림 2: 50옴 방향성 결합기
장점:
1. 전진 경로에 대한 성능을 최적화할 수 있습니다.
2. 높은 지향성과 격리성
3. 커플러의 지향성은 절연 포트의 종단에서 제공되는 임피던스 정합에 크게 영향을 받습니다. 이러한 종단을 내부적으로 제공하면 고성능을 보장할 수 있습니다.
단점:
1. 커플링은 전방 경로에서만 가능합니다.
2、연결된 선이 없음
3. 결합 포트 전력 정격은 입력 포트보다 낮습니다. 결합 포트에 인가되는 전력은 거의 전부 내부 종단에서 소모되기 때문입니다.
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게시 시간: 2022년 8월 30일
