ડાયરેક્શનલ કપ્લરનો કાર્ય સિદ્ધાંત

માઇક્રોવેવ માપન અને અન્ય માઇક્રોવેવ સિસ્ટમ્સમાં ડાયરેક્શનલ કપ્લર્સ પ્રમાણભૂત માઇક્રોવેવ/મિલિમીટર વેવ ઘટકો છે. તેનો ઉપયોગ સિગ્નલ આઇસોલેશન, સેપરેશન અને મિક્સિંગ માટે થઈ શકે છે, જેમ કે પાવર મોનિટરિંગ, સોર્સ આઉટપુટ પાવર સ્ટેબિલાઇઝેશન, સિગ્નલ સોર્સ આઇસોલેશન, ટ્રાન્સમિશન અને રિફ્લેક્શન ફ્રીક્વન્સી સ્વીપિંગ ટેસ્ટ, વગેરે. તે ડાયરેક્શનલ માઇક્રોવેવ પાવર ડિવાઇડર છે, અને તે આધુનિક સ્વીપ્ટ-ફ્રિકવન્સી રિફ્લેક્ટોમીટરમાં એક અનિવાર્ય ઘટક છે. સામાન્ય રીતે, તેના ઘણા પ્રકારો હોય છે, જેમ કે વેવગાઇડ, કોએક્સિયલ લાઇન, સ્ટ્રીપલાઇન અને માઇક્રોસ્ટ્રીપ.

આકૃતિ 1 એ રચનાનો એક યોજનાકીય આકૃતિ છે. તેમાં મુખ્યત્વે બે ભાગોનો સમાવેશ થાય છે, મુખ્ય રેખા અને સહાયક રેખા, જે એકબીજા સાથે નાના છિદ્રો, સ્લિટ્સ અને ગાબડાઓના વિવિધ સ્વરૂપો દ્વારા જોડાયેલી છે. તેથી, મુખ્ય રેખાના છેડા પરના "1" માંથી પાવર ઇનપુટનો એક ભાગ ગૌણ રેખા સાથે જોડાયેલો હશે. તરંગોના દખલ અથવા સુપરપોઝિશનને કારણે, પાવર ફક્ત ગૌણ રેખા સાથે પ્રસારિત થશે - એક દિશામાં (જેને "આગળ" કહેવામાં આવે છે), અને બીજી દિશામાં એક ક્રમમાં (જેને "વિપરીત" કહેવામાં આવે છે) લગભગ કોઈ પાવર ટ્રાન્સમિશન નથી.

આકૃતિ 2 એક ક્રોસ-ડાયરેક્શનલ કપ્લર છે, કપ્લરમાંનો એક પોર્ટ બિલ્ટ-ઇન મેચિંગ લોડ સાથે જોડાયેલ છે.

ડાયરેક્શનલ કપ્લરનો ઉપયોગ

૧, પાવર સિન્થેસિસ સિસ્ટમ માટે
3dB ડાયરેક્શનલ કપ્લર (જેને સામાન્ય રીતે 3dB બ્રિજ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે મલ્ટિ-કેરિયર ફ્રીક્વન્સી સિન્થેસિસ સિસ્ટમમાં થાય છે, જેમ કે નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. આ પ્રકારનું સર્કિટ ઇન્ડોર ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ સિસ્ટમ્સમાં સામાન્ય છે. બે પાવર એમ્પ્લીફાયરમાંથી સિગ્નલ f1 અને f2 3dB ડાયરેક્શનલ કપ્લરમાંથી પસાર થયા પછી, દરેક ચેનલના આઉટપુટમાં બે ફ્રીક્વન્સી ઘટકો f1 અને f2 હોય છે, અને 3dB દરેક ફ્રીક્વન્સી ઘટકનું કંપનવિસ્તાર ઘટાડે છે. જો આઉટપુટ ટર્મિનલમાંથી એક શોષક લોડ સાથે જોડાયેલ હોય, તો બીજા આઉટપુટનો ઉપયોગ નિષ્ક્રિય ઇન્ટરમોડ્યુલેશન માપન સિસ્ટમના પાવર સ્ત્રોત તરીકે થઈ શકે છે. જો તમારે આઇસોલેશનને વધુ સુધારવાની જરૂર હોય, તો તમે ફિલ્ટર્સ અને આઇસોલેટર જેવા કેટલાક ઘટકો ઉમેરી શકો છો. સારી રીતે ડિઝાઇન કરેલા 3dB બ્રિજનું આઇસોલેશન 33dB કરતા વધુ હોઈ શકે છે.
 
ડાયરેક્શનલ કપ્લરનો ઉપયોગ પાવર કોમ્બિનેશન સિસ્ટમ વનમાં થાય છે.
પાવર કોમ્બિનેશનના બીજા ઉપયોગ તરીકે ડાયરેક્શનલ ગલી એરિયા નીચે આકૃતિ (a) માં બતાવવામાં આવ્યો છે. આ સર્કિટમાં, ડાયરેક્શનલ કપ્લરની ડાયરેક્શનિટી હોશિયારીથી લાગુ કરવામાં આવી છે. ધારી લઈએ કે બે કપ્લર્સના કપ્લિંગ ડિગ્રી બંને 10dB છે અને ડાયરેક્શનિટી બંને 25dB છે, તો f1 અને f2 છેડા વચ્ચેનું આઇસોલેશન 45dB છે. જો f1 અને f2 ના ઇનપુટ્સ બંને 0dBm છે, તો સંયુક્ત આઉટપુટ બંને -10dBm છે. નીચે આકૃતિ (b) માં વિલ્કિન્સન કપ્લરની તુલનામાં (તેનું લાક્ષણિક આઇસોલેશન મૂલ્ય 20dB છે), સંશ્લેષણ પછી OdBm નું સમાન ઇનપુટ સિગ્નલ -3dBm છે (નિવેશ નુકશાનને ધ્યાનમાં લીધા વિના). ઇન્ટર-સેમ્પલ સ્થિતિની તુલનામાં, આપણે આકૃતિ (a) માં ઇનપુટ સિગ્નલને 7dB દ્વારા વધારીએ છીએ જેથી તેનું આઉટપુટ આકૃતિ (b) સાથે સુસંગત રહે. આ સમયે, આકૃતિ (a) “ઘટે છે” “માં f1 અને f2 વચ્ચેનું આઇસોલેશન 38 dB છે. અંતિમ સરખામણી પરિણામ એ છે કે ડાયરેક્શનલ કપ્લરની પાવર સિન્થેસિસ પદ્ધતિ વિલ્કિન્સન કપ્લર કરતા 18dB વધારે છે. આ યોજના દસ એમ્પ્લીફાયરના ઇન્ટરમોડ્યુલેશન માપન માટે યોગ્ય છે.

પાવર કોમ્બિનેશન સિસ્ટમ 2 માં ડાયરેક્શનલ કપ્લરનો ઉપયોગ થાય છે.

2, રીસીવર વિરોધી હસ્તક્ષેપ માપન અથવા બનાવટી માપન માટે વપરાય છે
RF પરીક્ષણ અને માપન પ્રણાલીમાં, નીચેની આકૃતિમાં બતાવેલ સર્કિટ ઘણીવાર જોઈ શકાય છે. ધારો કે DUT (પરીક્ષણ હેઠળનું ઉપકરણ અથવા ઉપકરણ) એક રીસીવર છે. તે કિસ્સામાં, ડાયરેક્શનલ કપ્લરના કપલિંગ એન્ડ દ્વારા રીસીવરમાં એક સંલગ્ન ચેનલ ઇન્ટરફેન્સર સિગ્નલ ઇન્જેક્ટ કરી શકાય છે. પછી ડાયરેક્શનલ કપ્લર દ્વારા તેમની સાથે જોડાયેલ એક સંકલિત ટેસ્ટર રીસીવર પ્રતિકાર - હજાર હસ્તક્ષેપ પ્રદર્શનનું પરીક્ષણ કરી શકે છે. જો DUT સેલ્યુલર ફોન હોય, તો ફોનના ટ્રાન્સમીટરને ડાયરેક્શનલ કપ્લરના કપલિંગ એન્ડ સાથે જોડાયેલા વ્યાપક ટેસ્ટર દ્વારા ચાલુ કરી શકાય છે. પછી સીન ફોનના સ્પુરિયસ આઉટપુટને માપવા માટે સ્પેક્ટ્રમ વિશ્લેષકનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. અલબત્ત, સ્પેક્ટ્રમ વિશ્લેષક પહેલાં કેટલાક ફિલ્ટર સર્કિટ ઉમેરવા જોઈએ. કારણ કે આ ઉદાહરણ ફક્ત ડાયરેક્શનલ કપ્લર્સના ઉપયોગની ચર્ચા કરે છે, ફિલ્ટર સર્કિટને અવગણવામાં આવે છે.

ડાયરેક્શનલ કપ્લરનો ઉપયોગ સેલ્યુલર ફોનના રીસીવર અથવા નકલી ઊંચાઈના દખલ વિરોધી માપન માટે થાય છે.
આ ટેસ્ટ સર્કિટમાં, ડાયરેક્શનલ કપ્લરની ડાયરેક્ટિવિટી ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. થ્રુ એન્ડ સાથે જોડાયેલ સ્પેક્ટ્રમ વિશ્લેષક ફક્ત DUT માંથી સિગ્નલ પ્રાપ્ત કરવા માંગે છે અને કપલિંગ એન્ડથી પાસવર્ડ પ્રાપ્ત કરવા માંગતો નથી.

3, સિગ્નલ સેમ્પલિંગ અને મોનિટરિંગ માટે
ટ્રાન્સમીટર ઓનલાઈન માપન અને દેખરેખ એ ડાયરેક્શનલ કપ્લર્સના સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા એપ્લિકેશનોમાંનું એક હોઈ શકે છે. નીચેનો આકૃતિ સેલ્યુલર બેઝ સ્ટેશન માપન માટે ડાયરેક્શનલ કપ્લર્સનો લાક્ષણિક ઉપયોગ છે. ધારો કે ટ્રાન્સમીટરનો આઉટપુટ પાવર 43dBm (20W) છે, ડાયરેક્શનલ કપ્લરનું કપલિંગ. ક્ષમતા 30dB છે, ઇન્સર્શન લોસ (લાઇન લોસ વત્તા કપલિંગ લોસ) 0.15dB છે. કપલિંગ એન્ડમાં 13dBm (20mW) સિગ્નલ છે જે બેઝ સ્ટેશન ટેસ્ટરને મોકલવામાં આવે છે, ડાયરેક્શનલ કપ્લરનું ડાયરેક્ટ આઉટપુટ 42.85dBm (19.3W) છે, અને લિકેજ એ છે કે આઇસોલેટેડ બાજુ પરની પાવર લોડ દ્વારા શોષાય છે.

બેઝ સ્ટેશન માપન માટે ડાયરેક્શનલ કપ્લરનો ઉપયોગ થાય છે.
લગભગ બધા ટ્રાન્સમીટર ઓનલાઈન સેમ્પલિંગ અને મોનિટરિંગ માટે આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે, અને કદાચ ફક્ત આ પદ્ધતિ જ સામાન્ય કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓમાં ટ્રાન્સમીટરના પ્રદર્શન પરીક્ષણની ખાતરી આપી શકે છે. પરંતુ એ નોંધવું જોઈએ કે ટ્રાન્સમીટર પરીક્ષણ પણ એ જ છે, અને વિવિધ પરીક્ષકોને અલગ અલગ ચિંતાઓ હોય છે. WCDMA બેઝ સ્ટેશનને ઉદાહરણ તરીકે લેતા, ઓપરેટરોએ તેમના કાર્યકારી આવર્તન બેન્ડ (2110~2170MHz) માં સૂચકાંકો પર ધ્યાન આપવું જોઈએ, જેમ કે સિગ્નલ ગુણવત્તા, ઇન-ચેનલ પાવર, સંલગ્ન ચેનલ પાવર, વગેરે. આ આધાર હેઠળ, ઉત્પાદકો બેઝ સ્ટેશનના આઉટપુટ છેડે ટ્રાન્સમીટરની ઇન-બેન્ડ કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓનું નિરીક્ષણ કરવા માટે એક નેરોબેન્ડ (જેમ કે 2110~2170MHz) ડાયરેક્શનલ કપ્લર ઇન્સ્ટોલ કરશે અને તેને કોઈપણ સમયે નિયંત્રણ કેન્દ્રમાં મોકલશે.
જો તે રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સ્પેક્ટ્રમનું નિયમનકાર હોય - સોફ્ટ બેઝ સ્ટેશન સૂચકાંકોનું પરીક્ષણ કરવા માટે રેડિયો મોનિટરિંગ સ્ટેશન, તો તેનું ધ્યાન સંપૂર્ણપણે અલગ હોય છે. રેડિયો મેનેજમેન્ટ સ્પષ્ટીકરણ આવશ્યકતાઓ અનુસાર, પરીક્ષણ આવર્તન શ્રેણી 9kHz~12.75GHz સુધી વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે, અને પરીક્ષણ કરાયેલ બેઝ સ્ટેશન ખૂબ વ્યાપક છે. ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં કેટલું સ્પુરિયસ રેડિયેશન ઉત્પન્ન થશે અને અન્ય બેઝ સ્ટેશનોના નિયમિત સંચાલનમાં દખલ કરશે? રેડિયો મોનિટરિંગ સ્ટેશનોની ચિંતા. આ સમયે, સિગ્નલ સેમ્પલિંગ માટે સમાન બેન્ડવિડ્થ સાથે ડાયરેક્શનલ કપ્લર જરૂરી છે, પરંતુ 9kHz~12.75GHz ને આવરી શકે તેવું ડાયરેક્શનલ કપ્લર અસ્તિત્વમાં નથી લાગતું. આપણે જાણીએ છીએ કે ડાયરેક્શનલ કપ્લરના કપલિંગ આર્મની લંબાઈ તેની કેન્દ્ર આવર્તન સાથે સંબંધિત છે. અલ્ટ્રા-વાઇડબેન્ડ ડાયરેક્શનલ કપ્લરની બેન્ડવિડ્થ 0.5-18GHz જેવા 5-6 ઓક્ટેવ બેન્ડ પ્રાપ્ત કરી શકે છે, પરંતુ 500MHz થી નીચેના ફ્રીક્વન્સી બેન્ડને આવરી શકાતી નથી.

૪, ઓનલાઈન પાવર માપન
થ્રુ-ટાઇપ પાવર માપન ટેકનોલોજીમાં, ડાયરેક્શનલ કપ્લર ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ઉપકરણ છે. નીચેનો આકૃતિ લાક્ષણિક પાસ-થ્રુ હાઇ-પાવર માપન સિસ્ટમનો સ્કીમેટિક ડાયાગ્રામ બતાવે છે. ટેસ્ટ હેઠળ એમ્પ્લીફાયરમાંથી ફોરવર્ડ પાવર ડાયરેક્શનલ કપ્લરના ફોરવર્ડ કપલિંગ એન્ડ (ટર્મિનલ 3) દ્વારા નમૂના લેવામાં આવે છે અને પાવર મીટર પર મોકલવામાં આવે છે. રિવર્સ કપલિંગ ટર્મિનલ (ટર્મિનલ 4) દ્વારા પ્રતિબિંબિત પાવરનું નમૂના લેવામાં આવે છે અને પાવર મીટર પર મોકલવામાં આવે છે.
ઉચ્ચ શક્તિ માપન માટે દિશાત્મક કપ્લરનો ઉપયોગ થાય છે.
કૃપા કરીને નોંધ કરો: લોડમાંથી પ્રતિબિંબિત શક્તિ પ્રાપ્ત કરવા ઉપરાંત, રિવર્સ કપલિંગ ટર્મિનલ (ટર્મિનલ 4) આગળની દિશા (ટર્મિનલ 1) માંથી પણ લિકેજ શક્તિ મેળવે છે, જે દિશાત્મક કપ્લરની દિશાને કારણે થાય છે. પરીક્ષક પ્રતિબિંબિત ઊર્જાને માપવાની આશા રાખે છે, અને લિકેજ શક્તિ એ પ્રતિબિંબિત શક્તિ માપનમાં ભૂલોનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે. પ્રતિબિંબિત શક્તિ અને લિકેજ શક્તિને રિવર્સ કપલિંગ અંત (4 અંત) પર સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે અને પછી પાવર મીટર પર મોકલવામાં આવે છે. બે સિગ્નલોના ટ્રાન્સમિશન માર્ગો અલગ હોવાથી, તે વેક્ટર સુપરપોઝિશન છે. જો પાવર મીટરમાં લિકેજ શક્તિ ઇનપુટની તુલના પ્રતિબિંબિત શક્તિ સાથે કરી શકાય, તો તે નોંધપાત્ર માપન ભૂલ પેદા કરશે.
અલબત્ત, લોડ (અંત 2) માંથી પ્રતિબિંબિત શક્તિ પણ આગળના કપલિંગ છેડા (અંત 1, ઉપરની આકૃતિમાં બતાવેલ નથી) સુધી લીક થશે. તેમ છતાં, તેની તીવ્રતા આગળના પાવરની તુલનામાં ન્યૂનતમ છે, જે આગળની તાકાત માપે છે. પરિણામી ભૂલને અવગણી શકાય છે.

ચીનના "સિલિકોન વેલી" - બેઇજિંગ ઝોંગગુઆનકુનમાં સ્થિત બેઇજિંગ રોફિયા ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ કંપની લિમિટેડ, એક ઉચ્ચ-તકનીકી સાહસ છે જે સ્થાનિક અને વિદેશી સંશોધન સંસ્થાઓ, સંશોધન સંસ્થાઓ, યુનિવર્સિટીઓ અને એન્ટરપ્રાઇઝ વૈજ્ઞાનિક સંશોધન કર્મચારીઓને સેવા આપવા માટે સમર્પિત છે. અમારી કંપની મુખ્યત્વે સ્વતંત્ર સંશોધન અને વિકાસ, ડિઝાઇન, ઉત્પાદન, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદનોના વેચાણમાં રોકાયેલી છે અને વૈજ્ઞાનિક સંશોધકો અને ઔદ્યોગિક ઇજનેરો માટે નવીન ઉકેલો અને વ્યાવસાયિક, વ્યક્તિગત સેવાઓ પ્રદાન કરે છે. વર્ષોથી સ્વતંત્ર નવીનતા પછી, તેણે ફોટોઇલેક્ટ્રિક ઉત્પાદનોની એક સમૃદ્ધ અને સંપૂર્ણ શ્રેણી બનાવી છે, જેનો વ્યાપકપણે મ્યુનિસિપલ, લશ્કરી, પરિવહન, ઇલેક્ટ્રિક પાવર, ફાઇનાન્સ, શિક્ષણ, તબીબી અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગ થાય છે.

અમે તમારા સહયોગની રાહ જોઈ રહ્યા છીએ!