într-un model simplificat vom descrie fundamentele cuplajelor direcționale coaxiale cu o buclă de cuplare. Principiul este în esență același pentru majoritatea celorlalte cuple direcționale.
cuple direcționale coaxiale folosesc faptul, că direcția câmpului electric (e-câmp) între conductor interior și exterior este egal pentru înainte și invers val. Cu toate acestea, câmpul magnetic (Câmpul H), cu direcția în jurul conductorului interior al liniei coaxiale, are o direcție de rotație opusă pentru valul înainte și invers. Vom exemplifica acest lucru la un cuplaj cu buclă direcțională corespunzător Fig. 1.
Fig. 1
puterea de frecvență radio (rf) care curge de la amplificator la sarcină are ca rezultat un câmp electric radial de la conductorul interior la conductorul exterior (masă) și un câmp magnetic circular între conductorul interior și cel exterior.
o mică parte a câmpului electric se cuplează capacitiv de la conductorul interior la placa de cuplare a buclei de cuplare. Acest lucru duce la o tensiune rf a acestei plăci împotriva solului și la un curent rf care curge peste distanțierele metalice conducătoare electric în mod egal prin cele două rezistențe de 50 ohmi la masă. Această tensiune care apare datorită cuplării capacitive a undei înainte este egală pe ambele porturi și pozitivă. În cele ce urmează numim această tensiune + Vcap.
după cum sa menționat deja, unda înainte generează, de asemenea, un câmp magnetic circular, care este orientat vertical și în sensul acelor de ceasornic spre direcția propagării. Acest câmp magnetic este situat în jurul conductorului interior și este legat de conductorul exterior. O mică parte a acestui câmp magnetic pătrunde în bucla de cuplare. Bucla de cuplare, formată din placa de cuplare, cele două distanțiere metalice, cele două rezistențe și solul dintre rezistențe construiește un circuit închis. Așa-numitul flux magnetic prin bucla de cuplare induce un curent II în această buclă închisă. Acest curent generează o tensiune pozitivă + Vind la portul 1, care curge prin rezistor la portul 1. După trecerea acestui rezistor, curentul indus ii curge de-a lungul solului către rezistor la portul 2. Direcția acestui curent prin rezistorul de la portul 2 este opusă curentului prin rezistorul de la portul 1. Aceasta duce la o tensiune negativă –Vind la portul 2, înainte ca curentul să revină la placa de cuplare.
dacă se poate obține printr –o geometrie adecvată, că Vcap și Vind sunt egale în amplitudine și fază, acest lucru va duce la dublul tensiunii pe portul 1, adăugând v cap și V ind, în timp ce adăugarea Vcap și-Vind pe portul 2 va duce la tensiune zero. În acest caz, valul înainte cuplează o parte din puterea transportată în portul 1, în timp ce nimic nu se cuplează în portul 2.
pentru unda inversă cu aceeași direcție a câmpului E, dar direcția opusă a câmpului H este invers. Aici cuplajul capacitiv și inductiv se adaugă la portul 2 în timp ce se sting reciproc la portul 1.
la portul 1 se măsoară doar o parte proporțională a undei înainte și la portul 2 doar o parte proporțională a undei inverse. Astfel, cuplajul direcțional poate măsura separat valul înainte și invers.
în practică nu veți găsi niciodată condiții ideale așa cum tocmai ați descris. Dacă Vcap und Vind nu sunt exact egale, valul înainte va cupla o mică parte din puterea înainte la portul 2 de asemenea. În mod similar, unda inversă va cupla o mică parte la portul 1.
dacă, de exemplu, valul înainte cuplează o miime din puterea transportată la portul 1, cuplajul direcțional are un factor de cuplare de -30 db. Luați în considerare în continuare un exemplu, în care se măsoară -65 dB pe portul 2 (în loc de ideal – Infinity dB) din cauza unei mici diversități între cuplarea capacitivă și inductivă (chiar și cu o potrivire ideală a liniei principale fără undă inversă). În acest caz, există o diferență în cuplarea portului 1 și a portului 2 de 35 dB. Acest factor se numește directivitatea unui cuplaj direcțional, care este în acest exemplu de 35 dB.
directivitatea este o măsură a cât de bine cuplarea capacitivă și inductivă a unui cuplaj direcțional este potrivită în amplitudine și fază. Vă recomandăm o directivitate de cel puțin 30 dB, mai bună de 35 până la 40 dB. După explicațiile noastre despre cele două tensiuni Vcap și Vind de mai sus, vă puteți imagina că nu numai geometria buclei de cuplare, ci și calitatea și egalitatea celor două rezistențe de 50 ohmi au o influență puternică asupra directivității cuplajului direcțional.
pentru a rezuma, am arătat cum funcționează un cuplaj direcțional și, în mod specific, cum un cuplaj direcțional perfect este capabil să măsoare separat undele înainte și înapoi. În plus, am definit directivitatea parametrului unui cuplaj direcțional și conexiunea acestuia la o geometrie nesimetrică.