Il rapporto di accoppiamento indica quanta potenza d’ingresso raggiunge la porta accoppiata nelle condizioni definite. Per interpretarlo servono porte, riferimento, frequenza, terminazioni e unità. Non è la stessa grandezza della direttività o della perdita nel percorso principale.
1. Definizione e conversione
Usando una perdita di accoppiamento positiva, C = 10 log10(Pin/Pc). La frazione accoppiata è quindi Pc/Pin = 10−C/10.
| C | Potenza accoppiata ideale |
|---|---|
| 10 dB | 10%. |
| 20 dB | 1%. |
| 30 dB | 0,1%. |
Una divisione esattamente a metà corrisponde a circa 3,0103 dB. Il valore nominale 3 dB è spesso usato per descriverla in modo arrotondato. Un numero C maggiore significa un campione più piccolo.
2. Definire porte e condizioni
Indichiamo ingresso 1, uscita principale 2, accoppiata 3 e isolata 4. La numerazione del prodotto può cambiare. Un componente con una terminazione interna può esporre solo tre porte fisiche.
Con uguali impedenze reali di riferimento e condizioni adattate, C = −20 log10|S31|. La forma con 20 log riguarda ampiezze; quella con 10 log riguarda potenze. Non confonderle.
Un’uscita aperta non riproduce le terminazioni della specifica e può modificare la risposta delle altre porte.
3. Separare accoppiamento, isolamento e direttività
Con le stesse convenzioni I = −20 log10|S41| e D = I−C. Se C = 20 dB e I = 50 dB, la direttività è 30 dB, non 50 dB.
La direttività descrive la separazione tra direzioni di propagazione. Un accoppiamento noto non garantisce da solo una misura accurata di una debole onda riflessa.
Nel modello adattato senza dissipazione, un campione dell’1% lascia il 99% alla linea principale: la riduzione corrisponde a circa 0,0436 dB. Nella realtà si aggiungono dissipazione, riflessioni e altri effetti.
4. Banda, tolleranza e geometria
L’accoppiamento cambia con frequenza, geometria, modo e materiali. Richiedi curva, tolleranza e condizioni del modello. Non esiste una corrispondenza universale fra gap 0,1–1 mm e accoppiamento 3–30 dB.
Una tolleranza di ±0,5 dB deve indicare se include variazione in frequenza, fabbricazione o temperatura. Non equivale direttamente a una tolleranza di ±0,5 punti percentuali sulla potenza.
Per esempio, C = 20 ±0,5 dB corrisponde a una frazione circa 0,891–1,122%. È la conversione dell’intervallo ipotizzato, non la tolleranza di ogni accoppiatore.
5. Scegliere il campione per il ricevitore
Considera massima e minima potenza d’ingresso, perdita del cavo, attenuazione e gamma del sensore. Nel caso ideale, 10 W = 40 dBm con C = 20 dB danno 20 dBm, cioè 100 mW, alla porta accoppiata prima delle perdite successive.
Il ricevitore deve tollerare il massimo senza saturare e misurare il minimo sopra il proprio rumore. La potenza media non sostituisce il limite di picco o quello della terminazione interna.
Un attenuatore dopo la porta campione riduce il livello ricevuto, ma non cambia l’accoppiamento intrinseco del dispositivo. Anche la regolazione fisica è possibile solo per strutture previste a questo scopo.
6. Misurare e riportare correttamente
- Definire banda, direzione e porte.
- Calibrare o caratterizzare i collegamenti fino ai piani richiesti.
- Applicare le terminazioni previste.
- Misurare trasmissione principale, accoppiamento, isolamento e riflessione.
- Verificare dinamica, rumore e saturazione del banco.
- Registrare temperatura, potenza e incertezza.
Con un generatore e sensore di potenza serve anche una misura di riferimento per l’ingresso. Un VNA fornisce rapporti complessi, ma le sue porte e il banco hanno limiti di livello.
La fonte di riferimento è la descrizione degli accoppiatori direzionali. Il valore nominale in dB è il punto di partenza: la scelta finale richiede banda e condizioni effettive.
