Introducción básica a los acopladores direccionales
El acoplador direccional es un dispositivo de microondas muy utilizado en sistemas de microondas. Su esencia es distribuir la potencia de las señales de microondas según una determinada proporción.
Los acopladores direccionales se componen de líneas de transmisión. Las líneas coaxiales, las guías de ondas rectangulares, las guías de ondas circulares, las líneas de tira y las líneas de microcinta pueden constituir acopladores direccionales. Por lo tanto, existen muchos tipos de acopladores direccionales desde un punto de vista estructural. , y las diferencias son muy grandes. Pero a juzgar por su mecanismo de acoplamiento, se divide principalmente en cuatro tipos: acoplamiento de orificio pequeño, acoplamiento paralelo, acoplamiento de rama y doble T coincidente.
Un acoplador direccional coloca dos líneas de transmisión lo suficientemente cerca como para que la energía de una línea pueda acoplarse a los componentes de la otra línea. Las amplitudes de las señales de sus dos puertos de salida pueden ser iguales o desiguales. Un acoplador particularmente utilizado es el acoplador de 3 dB. Las amplitudes de las señales de salida de los dos puertos de salida de este acoplador son iguales.
Antes de principios de la década de 1950, casi todos los equipos de microondas utilizaban guías de ondas metálicas y circuitos de línea coaxial. En ese momento, los acopladores direccionales eran en su mayoría acopladores direccionales de acoplamiento de orificios de guía de ondas, cuya base teórica es la teoría del acoplamiento de orificios pequeños de Bethe. , y Cohn, Levy y otros también han hecho muchas contribuciones.
Con el desarrollo de la tecnología aeronáutica y aeroespacial, se requiere que los circuitos y sistemas de microondas sean miniaturizados, livianos y de rendimiento confiable, por lo que aparecieron las líneas de tiras y microstrip. Posteriormente, debido a las necesidades de los circuitos y sistemas de microondas, aparecieron una tras otra líneas de transmisión integradas de microondas, como líneas de aletas, líneas de ranura, guías de ondas de superficie y líneas de tira de superficie. Así han surgido varios acopladores direccionales de líneas de transmisión.
El primer acoplador direccional verdadero fue diseñado e implementado por H. A. Wheeler en 1944. Wheeler utilizó un par de cilindros con una longitud de un cuarto de la longitud de onda de frecuencia central para realizar la interacción de energía entre el campo eléctrico y el campo magnético, desafortunadamente este método sólo puede alcanzar un ancho de banda de una octava.
Un acoplador direccional es un componente de acoplamiento (distribución) de potencia direccional. Es un componente de cuatro puertos generalmente compuesto por dos secciones de líneas de transmisión llamadas línea directa (línea principal) y línea de acoplamiento (línea secundaria). Se utiliza un determinado mecanismo de acoplamiento (como espacios, agujeros, segmentos de línea de acoplamiento, etc.) entre la línea recta y la línea acoplada para acoplar parte (o toda) de la potencia de la línea recta en la línea acoplada, y la potencia Se requiere que se transmita solo a una determinada dirección en el puerto de salida acoplado, el otro puerto no tiene salida de energía. Si la dirección de propagación de la onda en línea recta se vuelve opuesta a la dirección original, el puerto de salida de energía y el puerto de salida sin energía en la línea acoplada también cambiarán en consecuencia. En otras palabras, el acoplamiento (distribución) de energía es. direccional, por eso se le llama acoplador direccional (acoplador direccional).
Como componente importante de muchos circuitos de microondas, los acopladores direccionales se utilizan ampliamente en los sistemas electrónicos modernos. Puede usarse para proporcionar potencia de muestreo para circuitos de control de amplitud y compensación de temperatura, y puede completar la distribución y síntesis de energía en un amplio rango de frecuencia en amplificadores balanceados, ayuda a obtener una buena relación de onda estacionaria de voltaje de entrada-salida (VSWR); En mezcladores balanceados y equipos de microondas (por ejemplo, analizadores de red), se puede usar para muestrear señales incidentes y reflejadas; en comunicaciones móviles, π se puede determinar usando acopladores de puente de 90°/codificación de desplazamiento de 4 fases ( QPSK) error de fase del transmisor. El acoplador se adapta a la impedancia característica en los cuatro puertos, lo que permite integrarlo fácilmente en otros circuitos o subsistemas. Mediante el uso de diferentes estructuras de acoplamiento, medios de acoplamiento y mecanismos de acoplamiento, se pueden diseñar acopladores direccionales para adaptarse a los diferentes requisitos de diversos sistemas de microondas.