i en forenklet model vil vi beskrive fundamentet for koaksiale retningskoblinger med en koblingssløjfe. Princippet er stort set det samme for de fleste andre retningskoblinger.
koaksiale retningskoblinger bruger det faktum, at retningen af det elektriske felt (E-felt) mellem indre og ydre leder er ens for den forreste og den omvendte bølge. Imidlertid har magnetfeltet (h-feltet) med retningen omkring den indre leder af koaksiallinjen en modsat rotationsretning for den forreste og den omvendte bølge. Vi vil eksemplificere dette ved en retningsbestemt loopkobling svarende til Fig. 1.
Fig. 1
radiofrekvenseffekten (rf), der strømmer fra forstærkeren til belastningen, resulterer i et radialt elektrisk felt fra den indre leder til den ydre leder (jord) og et cirkulært magnetfelt mellem den indre og den ydre leder.
en lille del af det elektriske felt kobles kapacitivt fra den indre leder til koblingspladen på koblingssløjfen. Dette fører til en rf-spænding af denne plade mod jorden og en rf-strøm, der strømmer over de elektrisk førende metalliske afstandsstykker ligeligt gennem de to 50 ohm modstande til jorden. Denne spænding, der opstår på grund af den kapacitive kobling af den forreste bølge, er ens på begge porte og positiv. I det følgende kalder vi denne spænding +Vcap.
som allerede nævnt genererer den forreste bølge også et cirkulært magnetfelt, som er lodret og med uret orienteret mod udbredelsesretningen. Dette magnetfelt er placeret omkring den indre leder og er bundet af den ydre leder. En lille del af dette magnetfelt trænger ind i koblingssløjfen. Koblingssløjfen, der består af koblingspladen, de to metalliske afstandsstykker, de to modstande og jorden mellem modstandene bygger et lukket kredsløb. Den såkaldte magnetiske strøm gennem koblingssløjfen inducerer en strøm Iind i denne lukkede sløjfe. Denne strøm genererer en positiv spænding + Vind ved port 1, der strømmer gennem modstanden ved port 1. Efter at have passeret denne modstand strømmer den inducerede strøm Iind langs jorden til modstanden ved port 2. Retningen af denne strøm gennem modstanden ved port 2 er modsat strømmen gennem modstanden ved port 1. Dette fører til en negativ spænding-Vind ved port 2, før strømmen strømmer tilbage til koblingspladen.
hvis man kan opnå ved en passende geometri, at Vcap og Vind er ens i amplitude og fase, vil dette resultere i to gange spændingen på port 1, tilføje V cap og V ind, mens tilføjelse af Vcap og –Vind på port 2 vil føre til nul spænding. I dette tilfælde parrer den forreste bølge en del af den transporterede strøm til havn 1 mens intet af det parrer til havn 2.
for den omvendte bølge med samme retning af E-feltet, men modsat retning af H-feltet er det omvendt. Her tilføjer den kapacitive og induktive kobling på port 2, mens de slukker hinanden på port 1.
på port 1 måler man kun en proportional del af den forreste bølge og på port 2 kun en proportional del af den omvendte bølge. Således kan retningskobleren separat måle den forreste og omvendte bølge.
i praksis finder du aldrig ideelle forhold som netop beskrevet. Hvis Vcap und Vind ikke er nøjagtigt ens, den forreste bølge parrer også en lille del af den forreste strøm til port 2. Tilsvarende vil den omvendte bølge parre en lille del til port 1.
hvis for eksempel den forreste bølge parrer en tusindedel af den transporterede effekt til port 1, har retningskobleren en koblingsfaktor på -30 db. Overvej yderligere et eksempel, hvor man måler -65 dB på port 2 (i stedet for ideelt – infinity dB) på grund af en lille mangfoldighed mellem kapacitiv og induktiv kobling (selv med en ideel matchning af hovedlinjen uden omvendt bølge). I dette tilfælde er der en forskel i koblingen af port 1 og port 2 på 35 dB. Denne faktor kaldes retningen af en retningskobling, som i dette eksempel er 35 dB.
direktiviteten er et mål for, hvor godt kapacitiv og induktiv kobling af en retningskobling Matches i amplitude og fase. Vi anbefaler en direktivitet på mindst 30 dB, bedre 35 Til 40 dB. Efter vores forklaringer om de to spændinger Vcap og Vind ovenfor kan du forestille dig, at ikke kun koblingssløjfens geometri, men også kvaliteten og ligheden mellem de to 50 ohm modstande har en stærk indflydelse på retningskoblingens retning.
for at opsummere har vi vist, hvordan en retningskobling fungerer, og specifikt, hvordan en perfekt retningskobling er i stand til at måle den forreste og omvendte bølge separat. Derudover definerede vi parameterretningen for en retningskobling og dens forbindelse til en ikke-symmetrisk geometri.