La directivité d’un coupleur indique sa capacité à distinguer les deux sens de propagation. Elle s’exprime en dB et compte particulièrement lorsqu’on mesure une faible réflexion en présence d’une forte onde incidente. Une directivité élevée réduit une erreur, mais ne garantit pas toute la précision de mesure.
Identifier les ports
Dans la convention utilisée ici, le port 1 est l’entrée de la ligne principale, le port 2 la sortie traversante, le port 3 la sortie couplée désirée et le port 4 la sortie isolée pour cette excitation.
La numérotation réelle peut être différente. Utilisez le schéma du fabricant et les charges adaptées prévues aux ports inutilisés. Une sortie voisine laissée ouverte ne reproduit pas les conditions habituelles de spécification.
Couplage, isolation et directivité
Avec des impédances de référence réelles égales et une mesure adaptée, définissons les valeurs positives C = −20 log10|S31| et I = −20 log10|S41|. La directivité correspondante est D = I − C.
Si le couplage vaut 20 dB et l’isolation 50 dB, la directivité vaut 30 dB, pas 50 dB. Certains documents utilisent une convention de mesure inverse ou d’autres plans, avec une prise en compte particulière des pertes : vérifiez les définitions.
Pour une chaîne de mesure de réflexion, évaluez la directivité effective dans le montage réellement connecté, y compris charges et adaptateurs.
Pourquoi la phase de fuite importe
Le signal recherché et la fuite se somment comme amplitudes complexes. Selon la phase, l’erreur peut augmenter ou réduire la lecture. Soustraire simplement une puissance de fuite ne corrige donc pas tous les cas.
L’amplitude parasite normalisée par le couplage est de l’ordre de 10−D/20. Pour D = 30 dB, elle vaut environ 0,0316 ; pour 40 dB, 0,01.
Exemple sur la perte de retour
Supposons une charge de perte de retour réelle 20 dB, soit |Γ| = 0,1. Avec une fuite équivalente de 0,0316, les cas simplifiés de somme et différence donnent |Γmes| entre 0,0684 et 0,1316.
La perte de retour affichée peut alors aller approximativement de 23,3 à 17,6 dB. L’exemple illustre la phase de fuite et n’inclut pas toutes les erreurs de calibration, de source ou de détecteur.
Mesurer une très bonne charge près du niveau limite de directivité exige donc de présenter les limites de validité. Un chiffre très faible isolé n’est pas toujours une caractérisation fiable du dispositif.
Relier perte de retour et ROS
RL = −20 log10|Γ| et ROS = (1 + |Γ|)/(1 − |Γ|). À RL = 20 dB, le ROS vaut environ 1,22. L’incertitude sur Γ se propage au ROS calculé.
Le rapport des puissances réfléchie et incidente est |Γ|² dans les conditions appropriées, pas |Γ|. Une directivité de coupleur en dB ne doit pas non plus être confondue avec la directivité spatiale d’une antenne en dBi.
Choisir et mesurer
| Paramètre | Précision à demander |
|---|---|
| Directivité | Minimum dans la bande, pas seulement le meilleur point. |
| Couplage | Niveau détectable et variation en fréquence. |
| Adaptation | Ports et charges effectivement utilisés. |
| Puissance | Ligne principale et sortie couplée. |
| Mesure | Calibration, dynamique et répétabilité. |
Une isolation au plancher de bruit indique une limite de mesure, pas une directivité infinie. Conservez conditions et incertitude. Le fonctionnement est décrit dans Microwaves101, avec la définition du ROS pour les grandeurs de réflexion.
