in een vereenvoudigd model zullen we de grondbeginselen van coaxiale directionele koppelingen met één koppellus beschrijven. Het principe is in wezen hetzelfde voor de meeste andere directionele koppelingen.
coaxiale richtingskoppelingen maken gebruik van het feit dat de richting van het elektrische veld (E-veld) tussen de binnen-en buitengeleider gelijk is voor de voorwaartse en de omgekeerde Golf. Echter, het magnetische veld (h-veld), met de richting rond de binnenste geleider van de coaxiale lijn heeft een tegenovergestelde draairichting voor de voorwaartse en de omgekeerde Golf. Wij willen dit in directionele lus styazhki overeenkomstige vijg illustreren. 1.
Fig. 1
het radiofrequentievermogen (rf) dat van de versterker naar de belasting stroomt, resulteert in een radiaal elektrisch veld van de binnenste geleider naar de buitenste geleider (grond) en een cirkelvormig magnetisch veld tussen binnenste en buitenste geleider.
een klein deel van het elektrische veld koppelt capacitief van de binnengeleider naar de koppelplaat van de koppelingslus. Dit leidt tot een rf spanning van deze plaat tegen de grond en een rf stroom die over de Elektrisch leidende metalen afstandhouders gelijkmatig door de twee 50 ohm weerstanden naar de grond stroomt. Deze spanning die ontstaat door de capacitieve koppeling van de voorwaartse Golf is op beide poorten gelijk en positief. In het volgende noemen we dit voltage +Vcap.
zoals reeds vermeld, genereert de voorwaartse golf ook een cirkelvormig magnetisch veld, dat verticaal en met de klok mee is gericht op de richting van de voortplanting. Dit magnetische veld bevindt zich rond de binnenste geleider en is gebonden door de buitenste geleider. Een klein deel van dit magnetische veld dringt door de koppelingslus. De koppeling lus, bestaande uit de koppelplaat, de twee metalen afstandhouders, de twee weerstanden en de grond tussen de weerstanden bouwt een gesloten circuit. De zogenaamde magnetische flux door de koppelingslus induceert een stroom Iind in deze gesloten lus. Deze stroom genereert een positieve spanning +Vind bij poort 1, die door de weerstand bij poort 1 stroomt. Na het passeren van deze weerstand, stroomt de geïnduceerde stroom Iind langs de grond naar de weerstand bij poort 2. De richting van deze stroom door de weerstand bij poort 2 is tegengesteld aan de stroom door de weerstand bij poort 1. Dit leidt tot een negatieve spanning-Vind bij poort 2, voordat de stroom terugstroomt naar de koppelingsplaat.
als men met een geschikte geometrie kan verkrijgen dat Vcap en Vind gelijk zijn in amplitude en fase, zal dit resulteren in twee keer de spanning op poort 1, v cap en v ind optellen, terwijl VCap en –Vind optellen op poort 2 leidt tot nulspanning. In dit geval koppelt de voorwaartse golf een deel van de getransporteerde stroom aan poort 1 terwijl niets daarvan koppelt aan poort 2.
voor de omgekeerde golf met dezelfde richting van het E-veld maar tegengestelde richting van het H-veld is het omgekeerd. Hier voegt de capacitieve en inductieve koppeling op poort 2 toe terwijl ze elkaar op poort 1 doven.
op poort 1 meet men slechts een proportioneel deel van de voorwaartse golf en op poort 2 slechts een proportioneel deel van de omgekeerde Golf. Aldus kan de directionele koppeling afzonderlijk de voorwaartse en omgekeerde Golf meten.
in de praktijk zult u nooit ideale omstandigheden vinden zoals zojuist beschreven. Als Vcap en Vind niet precies gelijk zijn, zal de voorwaartse golf ook een klein deel van de voorwaartse kracht aan poort 2 koppelen. Op dezelfde manier zal de omgekeerde golf een klein deel koppelen aan poort 1.
Indien bijvoorbeeld de voorwaartse golf een duizendste van het getransporteerde vermogen koppelt aan poort 1, heeft de richtingskoppeling een koppelingsfactor van -30 db. Overweeg verder een voorbeeld, waar men meet -65 dB op poort 2 (in plaats van idealiter – oneindigheid dB) vanwege een kleine diversiteit tussen capacitieve en inductieve koppeling (zelfs met een ideale matching van de hoofdlijn zonder een omgekeerde Golf). In dit geval is er een verschil in de koppeling van poort 1 en poort 2 van 35 dB. Deze factor wordt de directiviteit van een directionele koppeling genoemd, die in dit voorbeeld 35 dB is.
de directiviteit is een maat voor de mate waarin capacitieve en inductieve koppeling van een directionele koppeling in amplitude en fase overeenkomen. Wij adviseren een richtbaarheid van minstens 30 dB, beter 35 tot 40 dB. Na onze uitleg over de twee spanningen Vcap en Vind hierboven, kun je je voorstellen dat niet alleen de geometrie van de koppelingslus, maar ook de kwaliteit en gelijkheid van de twee 50 ohm weerstanden een sterke invloed hebben op de richtbaarheid van de directionele koppeling.
samenvattend hebben we laten zien hoe een directionele koppeling werkt en in het bijzonder hoe een perfecte directionele koppeling in staat is om de voor-en achteruitgolf afzonderlijk te meten. Daarnaast hebben we de parameterrichting van een directionele koppeling en de verbinding ervan met een niet-symmetrische geometrie gedefinieerd.