Mini Circuits Directional coupler ZADC-10-17W

Iš tikro net nežinau kaip lietuviškai išsiverčia tokio įrenginio kaip “Directional coupler” pavadinimas, kryptinis šakotuvas ? 🙂 🙂 ? Tebūnie antraštė angliška. Visai neseniai nusipirkau keleta tokių, nes norėjosi pasižaisti su RF ir antenomis. Gal kiek perspaudžiau su 5 vnt, bet kai pagauna eBay karštinė suku atsilaikyti. Šis tinklaraščio įrašas bus susipažinimas su directional coupler’iu.

Directional coupler’is yra pasyvinis įrenginys kuris atšakoja dalį, per jį sklindančios, elektromagnetinės bangos energijos į izoliuotą išėjimą. Svarbu tai, kad jis atšakoja tik viena kryptimi sklindančios bangos dalį. Tai leidžia įvertinti nueinančios arba gryštančios energijos kiekį. Praktikoje jis gali būti naudojamas RF signalo nuskaitymui, siųstuvo išspinduliuojamai galiai stebėti, nueinančios/atsispindėjusios bangos sąntykiui (SWR) surasti.

schema

Žemiau pateikiu aprašomo coupler’io parametrus, ištrauktus iš jo aprašymo. Vėliau, lentelės reikšmes palyginsime su praktiniais matavimais:

lentele

 

Prieš pradėdami bet kokius matavimus pirma normalizuojame spektro analizatoriaus tracking generatorių, kad programiškai kompensuotume jo amplitudės netolygumą ir matavime naudojamų laidų įtaką:

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

ZADC-10-17W trans normalizacija

Tiesiog iš smalsumo pamatuojame pagrindinės linijos nuostolius.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

ZADC-10-17W TIESIOGINIS

Praktiniams matavimams directional coupler’į galima pajungti dvejopai:

1 kai RF šaltinis pajungiamas į įėjimą IN, tada and atšakos CPL užnešama tiesiogiai einančios bangos dalis;

2 kai RF šaltinis pajungiamas į išėjimą OUT, tada ant atšakos CPL užnešama atsispindėjusios bangos dalis.

Kadangi aš noriu tirti antenos atspindėtos bangos dalį, o ne nuskaityti signalus / stebėti išspinduliuojamos galios lygį,  mane labiausiai domina antrasis jungimo variantas kai ant atšakos CPL užnešama atsispindėjusios bangos dalis. Todėl sistemą sujungiu sekančiai:

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Ant IN port’o užsukus 50R apkrovą sistema dirba suderintai ir signalas visiškai sugeriamas apkrovoje, atsispindėjusios energijos kiekis artimas nuliui, spektro analizatoriaus ekrane  matome matavimų “dugną”, tiktai parazitinį nuotėkį iš pagrindinės linijos į atšakotą liniją.

ZADC-10-17W cpl atgalinis su 50r50R apkrovą pakeitus trumpikliu visas energijos kiekis atspindimas, spektro analizatoriaus ekrane matome  maksimalų įmanomą signalą, kuris yra apie -10dB, dėl to, kad mūsų sistema pagal specifikaciją turi ~10dB coupling faktorių.

ZADC-10-17W cpl atgalinis su trumpu

Dabar galime pasakyti, kad su 50R apkrova išmatuotas “matavimų dugnas” taip pat atitinka specifikaciją:

     a) matavimų dugnas – maksimaliai įmanoma verte = directivity;

     b) -47dB…-30dB – -10dB = -37dB…-20dB.

Pagal specifikaciją directivity ir yra nuo 20 db iki 37 dB.

Matuojant antenas, dalyje matuojamo diapazono, turėčiau matyti reikšmes artimas -10dB nes antena prastai dirbs tuose dažniuose ir didesnę dalį energijos atspindės. Tuose išskirtiniuose diapazonuose kuriems antena bus suderinta,  matysiu gilius įdubimus, kadangi ten nebus signalo atspindzio. Iš protingų formulių išvedama, kad kai atspindys yra -11.3dB tai apkrovos (pvz. antenos) atspindžio koeficientas yra 1,75.  Aš asmeniškai matuodamas anetų charakteristikas antenos darbinį ruožą matuojų tarp SWR 1,75 taškų. Ne tai, kad tas 1,75 yra magiškas skaičius, bet tiesiog mano toks asmeninis pasirinkimas. Skirtingose situacijose jsi gali būti kitoks. Pavyzdžiui Quad-band’inėse GSM antenose SWR koeficientas 4 gali būti priimtinas.
Ką noriu pasakyti yra tai, kad tokiems matavimams reikia turėti directional coupler’į su dideliu directivity faktorium norint tiksliai išmatuoti apkrovos (antenos) atspindžio koeficientą. Nerašyta taisyklė directional coupler’į rinktis bent su 20-25 directivitį faktorium, o rekomenduojama 35 ir daugiau.

Tam, kad būtų maloniau skaityti matuojamas vertes verta pakartoti spektro analizatoriaus tracking generatoriaus normalizacija su užsuktu trumpikliu, kad programiškai eliminuotume -10dB coupling faktoriaus įnešamą offsetą.

Po pakartotinės normalizacijos, su trumpikliu ant CPL išėjimo matuojame:

ZADC-10-17W cpl atgalinis su trumpu po normaliz_001

Su 50R apkrova:

ZADC-10-17W cpl atgalinis su 50r po normaliz_001

 Pagaliau realios antenos matavimas:

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Darbiniai antenos dažniai matuojant su komerciniu aparatu Procom SWR3000:

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Darbiniai antenos dažniai matuojant su directional coupler’iu:

ZADC-10-17W cpl atgalinis su 1100 ant po normaliz_002

Abejuose matavimuose gautas labai panašus rezultatas patvirtina antenos atspindžio matavimo konsepciją 🙂 Ir su directional coupler gauti rezultatai netgi informatyvesni. Jie parodo, kad pirmasis dažnis M1  turi geresnį atspindžio koeficientą nei M2. Tuo tarpu SWR3000 tos informacijos nerodo. Greičiausiai taip yra dėl to, kad SWR3000 naudoja directional coupler’į su prastesniu directivity parametru. Kitaip sakant išgauna mažesnį matavimo diapazoną. Nėra ko stebėtis, prietaisas salyginai pigus, o dirba nuo 30MHz iki 3GHz. Nėra pigu sukurti directional coupler kuris turėtų gerą directivity parametrą visame diapazone. Kita vertus gal ne taip jau ir svarbu atspindžio koeficientas 1,01 ar 1,2 kai pagalvoji kiek reikėtų damokėti papildomai, kad pamatuoti  tą koeficiento apačią.

This entry was posted in RF reikalai. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *