La directividad de un acoplador indica su capacidad para distinguir los dos sentidos de propagación. Se expresa en dB y es importante al medir una reflexión pequeña junto a una onda incidente intensa. Una directividad alta reduce un error, pero no garantiza toda la precisión de medida.
Identificar los puertos
En la convención empleada aquí, el puerto 1 es la entrada principal, el 2 la salida de paso, el 3 la salida acoplada deseada y el 4 la aislada para esa excitación.
La numeración real puede cambiar. Usa el plano del fabricante y las cargas adaptadas previstas en los puertos no utilizados. Dejar una salida abierta no reproduce las condiciones habituales de especificación.
Acoplamiento, aislamiento y directividad
Con impedancias de referencia reales iguales y medida apropiada, definimos los valores positivos C = −20 log10|S31| e I = −20 log10|S41|. La directividad correspondiente es D = I−C.
Si el acoplamiento es 20 dB y el aislamiento 50 dB, la directividad es 30 dB, no 50 dB. Algunos documentos usan una medida inversa u otros planos e incorporan pérdidas de forma específica: comprueba las definiciones.
En un sistema que mide reflexión, evalúa la directividad efectiva de la conexión real, incluyendo cargas y adaptadores. El valor de catálogo de una pieza aislada no describe todos los errores de la bancada.
Por qué importa la fase de la fuga
La señal deseada y la fuga se suman como amplitudes complejas. Según la fase, la lectura puede aumentar o disminuir. Restar una potencia de fuga no corrige todos los casos.
La amplitud parásita normalizada por el acoplamiento es del orden de 10−D/20. Para D = 30 dB vale aproximadamente 0,0316; para 40 dB, 0,01.
Ejemplo de error en pérdida de retorno
Supón una carga con pérdida de retorno real de 20 dB, es decir, |Γ| = 0,1. Una fuga equivalente de 0,0316 produce, en los casos simplificados de suma y resta, |Γmed| entre 0,0684 y 0,1316.
La pérdida de retorno indicada puede ir aproximadamente de 23,3 a 17,6 dB. El ejemplo ilustra el efecto de fase y no incluye todos los errores de calibración, fuente y detector.
Medir una carga muy bien adaptada cerca del límite de directividad exige indicar el alcance válido del resultado. Una lectura aislada extremadamente baja no siempre caracteriza de manera fiable al dispositivo.
Relación con la ROE
RL = −20 log10|Γ| y ROE = (1+|Γ|)/(1−|Γ|). Para RL = 20 dB, la ROE es aproximadamente 1,22. La incertidumbre de Γ afecta la ROE calculada.
La relación de potencia reflejada e incidente es |Γ|² bajo las condiciones apropiadas, no |Γ|. Tampoco confundas la directividad del acoplador en dB con la directividad espacial de una antena expresada respecto al radiador isotrópico.
Qué pedir para seleccionar
| Parámetro | Condición necesaria |
|---|---|
| Directividad | Mínimo en la banda, no solo el mejor punto. |
| Acoplamiento | Nivel detectable y variación con frecuencia. |
| Adaptación | Puertos y cargas reales. |
| Potencia | Línea principal y salida acoplada. |
| Medición | Calibración, dinámica y repetibilidad. |
Acoplamiento más fuerte no equivale necesariamente a mayor directividad. Hay que cumplir simultáneamente el nivel del detector, la potencia admisible y los demás requisitos.
Comprobar el resultado
Una lectura de aislamiento al nivel de ruido indica un límite de medida, no directividad infinita. Conserva condiciones e incertidumbre y verifica la repetibilidad al reconectar.
El funcionamiento se explica en Microwaves101; la definición de ROE relaciona las magnitudes de reflexión. Una promesa universal de exactitud basada solo en 40 dB omite el resto del sistema.
