ตัวเชื่อมต่อทิศทาง (Directional coupler) เป็นอุปกรณ์ประมวลผลสัญญาณที่สำคัญชนิดหนึ่ง หน้าที่พื้นฐานของมันคือการสุ่มตัวอย่างสัญญาณ RF ที่ระดับการเชื่อมต่อที่กำหนดไว้ล่วงหน้า โดยมีการแยกสัญญาณสูงระหว่างพอร์ตสัญญาณและพอร์ตที่สุ่มตัวอย่าง ซึ่งสนับสนุนการวิเคราะห์ การวัด และการประมวลผลสำหรับการใช้งานหลายอย่าง เนื่องจากเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟ จึงสามารถทำงานในทิศทางย้อนกลับได้ด้วย โดยมีการป้อนสัญญาณเข้าไปในเส้นทางหลักตามทิศทางและระดับการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ มีการกำหนดค่าตัวเชื่อมต่อทิศทางหลายแบบ ดังที่เราจะเห็นต่อไปนี้
คำจำกัดความ
ในอุดมคติแล้ว ตัวเชื่อมต่อควรไม่มีการสูญเสีย มีการจับคู่ และเป็นแบบสมมาตร คุณสมบัติพื้นฐานของวงจรสามและสี่พอร์ต ได้แก่ การแยก การเชื่อมต่อ และทิศทาง ซึ่งค่าเหล่านี้จะถูกนำมาใช้ในการกำหนดคุณลักษณะของตัวเชื่อมต่อ ตัวเชื่อมต่อในอุดมคติจะมีทิศทางและการแยกที่ไม่มีที่สิ้นสุด พร้อมกับค่าตัวประกอบการเชื่อมต่อที่เลือกให้เหมาะสมกับการใช้งานที่ต้องการ
แผนภาพการทำงานในรูปที่ 1 แสดงการทำงานของตัวเชื่อมต่อทิศทาง ตามด้วยคำอธิบายพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้อง แผนภาพด้านบนเป็นตัวเชื่อมต่อ 4 พอร์ต ซึ่งประกอบด้วยพอร์ตที่เชื่อมต่อกัน (ไปข้างหน้า) และพอร์ตที่แยกกัน (ย้อนกลับ หรือสะท้อน) แผนภาพด้านล่างเป็นโครงสร้าง 3 พอร์ต ซึ่งตัดพอร์ตที่แยกกันออกไป โครงสร้างนี้ใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการเอาต์พุตที่เชื่อมต่อไปข้างหน้าเพียงตัวเดียว ตัวเชื่อมต่อ 3 พอร์ตสามารถเชื่อมต่อในทิศทางย้อนกลับได้ โดยที่พอร์ตที่เคยเชื่อมต่อกันจะกลายเป็นพอร์ตที่แยกกัน:
รูปที่ 1: พื้นฐานตัวเชื่อมต่อทิศทางการกำหนดค่า
คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ:
ค่าตัวประกอบการต่อพ่วง: ค่านี้แสดงถึงสัดส่วนของกำลังไฟฟ้าขาเข้า (ที่ P1) ที่ส่งไปยังพอร์ตที่ต่อพ่วง P3
ทิศทางการแยกคลื่น: นี่คือการวัดความสามารถของตัวเชื่อมต่อในการแยกคลื่นที่แพร่กระจายในทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ ดังที่สังเกตได้ที่พอร์ตที่เชื่อมต่อกัน (P3) และพอร์ตที่แยกออกจากกัน (P4)
การแยก: แสดงถึงกำลังไฟฟ้าที่ส่งไปยังโหลดที่ไม่เชื่อมต่อ (P4)
การสูญเสียการแทรก: นี่คือค่าของกำลังไฟฟ้าขาเข้า (P1) ที่ส่งไปยังพอร์ตส่งสัญญาณ (P2) ซึ่งลดลงเนื่องจากกำลังไฟฟ้าที่ส่งไปยังพอร์ตที่เชื่อมต่อและพอร์ตที่แยกออกจากกัน
ค่าของคุณลักษณะเหล่านี้ในหน่วยเดซิเบลมีดังนี้:
ค่าสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำ = C = 10 log (P1/P3)
ค่าทิศทาง = D = 10 log (P3/P4)
การแยกตัว = I = 10 log (P1/P4)
ค่าการสูญเสียการแทรก = L = 10 log (P1/P2)
ประเภทของข้อต่อ
ตัวเชื่อมต่อแบบนี้มีพอร์ตที่เข้าถึงได้สามพอร์ต ดังแสดงในรูปที่ 2 โดยพอร์ตที่สี่มีการต่อปลายภายในเพื่อให้ได้ทิศทางสูงสุด หน้าที่พื้นฐานของตัวเชื่อมต่อแบบทิศทางคือการสุ่มตัวอย่างสัญญาณที่แยกออกมา (ย้อนกลับ) การใช้งานทั่วไปคือการวัดกำลังสะท้อน (หรือโดยอ้อมคือ VSWR) แม้ว่าจะสามารถเชื่อมต่อแบบย้อนกลับได้ แต่ตัวเชื่อมต่อแบบนี้ไม่ใช่แบบผกผัน เนื่องจากพอร์ตที่เชื่อมต่อพอร์ตหนึ่งมีการต่อปลายภายใน จึงมีสัญญาณที่เชื่อมต่อเพียงสัญญาณเดียว ในทิศทางไปข้างหน้า (ดังแสดงในรูป) พอร์ตที่เชื่อมต่อจะสุ่มตัวอย่างคลื่นย้อนกลับ แต่ถ้าเชื่อมต่อในทิศทางย้อนกลับ (อินพุต RF ทางด้านขวา) พอร์ตที่เชื่อมต่อจะเป็นตัวอย่างของคลื่นไปข้างหน้าซึ่งลดลงด้วยปัจจัยการเชื่อมต่อ ด้วยการเชื่อมต่อนี้ อุปกรณ์อาจใช้เป็นตัวสุ่มตัวอย่างสำหรับการวัดสัญญาณ หรือเพื่อส่งส่วนหนึ่งของสัญญาณเอาต์พุตไปยังวงจรป้อนกลับ
รูปที่ 2: ตัวเชื่อมต่อทิศทาง 50 โอห์ม
ข้อดี:
1. สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพสำหรับเส้นทางไปข้างหน้าได้
2. การรับทิศทางและการแยกสัญญาณสูง
3. ทิศทางการส่งสัญญาณของตัวเชื่อมต่อได้รับผลกระทบอย่างมากจากการจับคู่ความต้านทานที่เกิดจากการต่อสายดินที่พอร์ตแยก การติดตั้งการต่อสายดินภายในช่วยให้ได้ประสิทธิภาพสูง
ข้อเสีย:
1. การเชื่อมต่อสามารถทำได้เฉพาะในเส้นทางไปข้างหน้าเท่านั้น
2. ไม่มีสายคู่
3. กำลังไฟฟ้าที่พอร์ตเชื่อมต่อมีค่าน้อยกว่าพอร์ตอินพุต เนื่องจากกำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้กับพอร์ตเชื่อมต่อเกือบทั้งหมดจะถูกกระจายไปในการต่อสายภายใน
บริษัท Si Chuan Keenlion Microwave มีตัวเชื่อมต่อทิศทาง (Directional Coupler) ให้เลือกมากมาย ทั้งแบบแถบความถี่แคบและแถบความถี่กว้าง ครอบคลุมความถี่ตั้งแต่ 0.5 ถึง 50 GHz ออกแบบมาเพื่อรองรับกำลังไฟฟ้าขาเข้า 10 ถึง 30 วัตต์ ในระบบส่งสัญญาณ 50 โอห์ม ใช้การออกแบบแบบไมโครสตริปหรือสไตรป์ไลน์ และได้รับการปรับแต่งเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์จะมาพร้อมกับขั้วต่อตัวเมียแบบ SMA หรือ N หรือขั้วต่อขนาด 2.92 มม., 2.40 มม. และ 1.85 มม. สำหรับชิ้นส่วนความถี่สูง
เราสามารถปรับแต่งได้เช่นกันตัวเชื่อมต่อทิศทางตามความต้องการของคุณ คุณสามารถเข้าไปที่หน้าการปรับแต่งเพื่อระบุรายละเอียดที่คุณต้องการได้
วันที่เผยแพร่: 30 สิงหาคม 2565
