RF olmayan devre analizi veya gerçek devre kartı ve masaüstü çalışmasında yer alan mühendisler için, onlar için ilgilenen ana sinyal parametreleri, tasarımdaki belirli noktalarda voltaj ve akımdır..Bu parametreler, bir voltmetre, osiloskop veya akım algılayıcı direnç kullanarak ölçülebilir.
Buna karşılık, kablolu ve kablosuz RF alanlarındaki işçiler, 1 mW (dBm) tabanlı watt veya miliwatt (mW) veya desibel (dB) gücüne odaklanmaktadır.RF gücünü ölçmek kolay bir iş değildir, çünkü güç iletim sinyalini alma noktasına müdahale edecek basit bir voltaj veya akım gibi bir şey yoktur.Tersine, RF güç seviyelerini değerlendirmek için benzersiz sinyal verici ve şemalar kullanılmalıdır.
Yönlü birleştirme en yaygın yöntemlerden biridir.Bu pasif bir cihazdır ve hem belirtilen bir koplama derecesiyle RF sinyallerini "al" hem de sinyal ile örnekleme portu arasında yüksek izolasyon sağlayabilir..
Bu tamamen onaylanmış bir teknoloji, bize yönlü çiftlemelerin çalışma prensibini anlamamızı sağlıyor.Onları düşük güç devreleri için uygun mikro yüzey montaj teknolojisi (SMT) cihazlarına indirgemek.
Yönlendirici çiftleşmenin çalışma prensibi
Evrensel dört portlu bağlantı cihazı, bağlantı portunu (ön) ve izolasyon (geri veya yansıma) portunu içeren pasif RF fonksiyonuna sahiptir (Şekil 1, üst şekil).Yönlendirici çiftleyici, izole limanların kullanılmasını gerektirmeyen üç portlu bir yapıdır.; Bu yapılandırma, yalnızca tek bir ileri çekiş (yön) çıkışı gerektiren uygulamalar için kullanılır (Şekil 1, aşağıdaki resim).
Yönlendirme birleştiricisinin işlevi, hat özelliklerini değiştirmeden sinyal iletim hattında güç örneklemesini gerçekleştirmektir.Bu, test hattındaki güç kaynağına yük eklemekten kaçınmak için yüksek impedanslı bir voltmeter kullanmaya benzer.
Bu yönlü çiftleme teknolojisi ile, basit düşük seviye dedektörleri veya alan kuvveti ölçerleri ve güç ölçüm cihazları sinyal gücünü ölçmek için kullanılabilir.Sabit giriş gücünün küçük bir kısmı, ölçüm amacıyla giriş portu P1'den bağlantı portu P3'e düşecek.Kalan giriş gücü (geçiş veya çıkış olarak adlandırılır) iletim portu P2'ye aktarılır.
Yönlü çiftleştiricilerin önemli bir avantajı tek yönlü güç bağlama özellikleridir.Çıkış bağlantı noktasına giren beklenmedik herhangi bir güç, P3 bağlantı noktası yerine kullanılmayan terminal izolasyon bağlantı noktası P4'e bağlanır., ancak bu durum yönlü bağlantı cihazının yönlü akışına müdahale etmez.
Şekil 1: A directional coupler is a three port passive RF functional device that can transfer some of the incident power on P1 to the coupling port P3 for measurement without affecting the main single path from input port P1 to transmission (output) port P2; Yönlendirme birleştiricisi, dört portlu iki yönlü birleştiricinin tek yönlü bir alt cihazıdır. (Süret kaynağı: Wikipedia)
Bu üst düzey parametreler, yönlü bağlayıcıları belirlemek için kullanılır:
Bağlantı derecesi: Bağlantı portuna (P3) iletilmiş giriş gücünün (P1'de) oranı.
Yönlendirme: Bu parametreler, çiftleştiricinin ileri ve geri dalga yayılımı arasında ayrım yapma yeteneğini temsil eder.Bağlantı (P3) ve yalıtım (P4) bağlantı noktasından gözlemlenebilir.
İzolasyon: Bağlantılı olmayan yüklere verilen güç (P4).
Ekleme kaybı: bağlantı bağlantısına ve izolasyon bağlantısına yönlendirilmiş güç bileşenini de içeren aktarım bağlantısında giriş gücünün zayıflamasına atıfta bulunur.
Dönüş kaybı: Bu parametre, impedans uyumsuzluğu nedeniyle P1 bağlantı noktasına yansıyan gücü temsil eder.
Gelişmiş malzemelerin kullanımı yönlü çiftlemelerin hacmini azaltabilir
Yönlendirici birleştiriciler inşa etmek için birçok yöntem vardır. Tarihsel açıdan, yönlendirici birleştiriciler dalga kılavuzları veya koaksiyel kablolar yoluyla elde edilmiştir.Daha yüksek güç uygulamaları için hala gerekli olanBununla birlikte, baz istasyonlarındaki gibi modern düşük son RF devreleri, çok daha küçük birleştiricilere ihtiyaç duyar.Bu, yüksek dielektrik sabit seramik substratlarda şerit hatları veya mikroşerit işlemleri kullanarak elde edilebilir..
Mikrostrip hattı, dielektrik bir substratla zemin düzleminden izole edilmiş bir iletken bant kullanan düz bir iletim hattı teknolojisidir.filtreler, ve güç bölücüleri, substrat üzerindeki metalize edilmiş desen yapılarından oluşur ve yüksek hassasiyetli boyut özelliklerine sahiptir.Mikro şerit hattı teknolojisi ile inşa edilen küçük cihazlar daha hafiftir, daha kompakt ve tipik olarak daha ucuz. Bu tür cihazlar yaklaşık on vatlık orta seviye bir gücü taşıyabilir.
Yüksek-K malzemelerinin substrat olarak kullanılması RF sinyallerinin dalga boyunu kısaltabilir ve cihazın genel boyutunu azaltabilir.Daha resmi malzemelerde "kappa" olarak adlandırılır..
Yüksek K malzemelerinden ve Knowles'in yüksek hassasiyetli ince film mikro şerit işleme teknolojisinden yapılmış yönlü çiftler kullanarak, RF tasarımcıları boyutu, ağırlığı,ve güç (SWaP) RF devrelerinin katı performans toleranslarını korurken.
Şekil 2'de gösterildiği gibi, bu yüksek K malzemelerinin avantajları ve etkileri çok önemlidir: üç yaygın dielektrik malzemenin (PTFE,FR-4, ve alümina) ve Knowles tarafından geliştirilen üç özel substrat (PG, CF ve CG) 25 gigahertz (GHz).FR-4 malzemesinin dielektrik sabiti ise 4.8Bu nedenle, CF malzemesinden yapılmış cihazların dalga uzunluğu, FR-4 malzemesi cihazlarının 2/5'ine kadar kısaltılır ve cihaz boyutunda önemli bir azalma elde edilir.