Microwave-engineering-directional-couplers
マイクロ波工学-方向性結合器
- 方向性カプラ*は、測定目的で少量のマイクロ波電力をサンプリングするデバイスです。 電力測定には、入射電力、反射電力、VSWR値などが含まれます。
方向性結合器は、一次主導波路と二次補助導波路で構成される4ポート導波路接合部です。 次の図は、方向性結合器の画像を示しています。
方向性結合器は、一方向または双方向のマイクロ波電力を結合するために使用されます。
方向性結合器の特性
理想的な方向性結合器の特性は次のとおりです。
- すべての終端はポートに一致します。
- 電力がポート1からポート2に移動すると、その一部はポート4に結合されますが、ポート3には結合されません。
- 双方向カプラーでもあるため、電力がポート2からポート1に移動すると、その一部はポート3に結合されますが、ポート4には結合されません。
- 電力がポート3から入射する場合、その一部はポート2に結合されますが、ポート1には結合されません。
- 電力がポート4を介して入射する場合、その一部はポート1に結合されますが、ポート2には結合されません。
- ポート1と3は、ポート2とポート4と同様に分離されています。
理想的には、ポート3の出力はゼロである必要があります。 ただし、実際には、ポート3で back power と呼ばれる少量の電力が観測されます。 次の図は、方向性結合器の電力の流れを示しています。
どこで
- $ P_i $ =ポート1の入射電力
- $ P_r $ =ポート2の受信電力
- $ P_f $ =ポート4の順方向結合電力
- $ P_b $ =ポート3のバック電源
以下は、方向性結合器の性能を定義するために使用されるパラメーターです。
結合係数（C）
方向性結合器の結合係数は、入射電力と順方向電力の比であり、dBで測定されます。
C = 10 \：log _ \ {10} \ frac \ {P_i} \ {P_f} dB
指向性（D）
方向性結合器の指向性は、順方向電力と逆方向電力の比で、dBで測定されます。
D = 10 \：log _ \ {10} \ frac \ {P_f} \ {P_b} dB
分離
方向性結合器のディレクティブプロパティを定義します。 これは、dBで測定された、バックパワーに対する入射パワーの比率です。
I = 10 \：log _ \ {10} \ frac \ {P_i} \ {P_b} dB
- dB単位の分離=結合係数+指向性*
2穴方向性カプラ
これは、同じメイン導波路と補助導波路を備えた方向性結合器ですが、それらの間に共通の2つの小さな穴があります。 これらの穴は、距離が$ \ {\ lambda_g}/\ {4} $離れています。ここで、λgはガイド波長です。 次の図は、2穴方向性結合器の画像を示しています。
2ホール方向性結合器は、逆電力を回避するという方向性結合器の理想的な要件を満たすように設計されています。 ポート1とポート2の間を移動する際の電力の一部は、穴1と2から逃げます。
パワーの大きさは、穴の大きさに依存します。 両方の穴でのこの漏洩電力は、穴2で同相であり、前方電力* P〜f〜*に寄与する電力を合計します。 ただし、1番ホールでは位相がずれており、互いに相殺し、バックパワーの発生を防ぎます。
したがって、方向性結合器の指向性が向上します。
導波管ジョイント
導波管システムは常に単一の部品で構築することはできないため、異なる導波管を結合する必要がある場合があります。 この結合は、反射効果、定在波の発生、減衰の増加などの問題を防ぐために慎重に行う必要があります。
導波管の接合部は、不規則性を回避することに加えて、EとHの電界パターンに影響を与えないように注意する必要があります。 ボルト締めフランジ、フランジ継手、チョーク継手など、多くのタイプの導波管継手があります。
