La direttività di un accoppiatore indica quanto bene distingue i due versi di propagazione. Si esprime in dB ed è importante quando una piccola riflessione deve essere misurata in presenza di una forte onda incidente. Un valore alto riduce un errore, ma non garantisce tutta l’accuratezza della misura.
Definire le porte
Nella convenzione usata qui, la porta 1 è l’ingresso della linea principale, la 2 l’uscita passante, la 3 l’uscita accoppiata desiderata e la 4 quella isolata per questa eccitazione.
La numerazione del prodotto può essere diversa. Usa lo schema del costruttore e termina le porte inutilizzate come richiesto. Una porta aperta non riproduce normalmente le condizioni di specifica.
Accoppiamento, isolamento e direttività
Con uguali impedenze reali di riferimento e terminazioni adatte, definiamo i valori positivi C = −20 log10|S31| e I = −20 log10|S41|. Per questa convenzione D = I − C.
Se C = 20 dB e I = 50 dB, la direttività è 30 dB, non 50. Altri documenti possono usare eccitazione inversa o piani differenti, trattando le perdite di attraversamento in modo diverso: verifica la definizione.
Per il banco di riflessione conta la direttività effettiva dell’insieme, comprese terminazioni e adattatori. Non basta riportare il miglior valore di un singolo componente.
La fase della fuga cambia l’errore
La risposta desiderata e la fuga si sommano come ampiezze complesse. A seconda della fase, la lettura può aumentare o diminuire. Sottrarre soltanto una potenza di fuga non corregge tutti i casi.
Nel modello semplificato, l’ampiezza indesiderata normalizzata all’accoppiamento è dell’ordine di 10−D/20. Per 30 dB vale circa 0,0316; per 40 dB vale 0,01.
Quindi 40 dB non implicano universalmente un errore di ±0,5%. È necessario conoscere il segnale da misurare e le altre sorgenti d’incertezza.
Esempio di return loss
Supponi un carico con return loss reale di 20 dB, cioè |Γ| = 0,1. Una fuga equivalente di 0,0316 dà, nei casi semplificati di somma e differenza, un modulo misurato tra 0,0684 e 0,1316.
La lettura corrispondente può andare da circa 23,3 a 17,6 dB. L’esempio mostra l’effetto della fase e non include tutti gli errori di sorgente, rivelatore e calibrazione.
Una cancellazione favorevole non significa che il carico sia migliorato. Misure vicine al limite di direttività devono riportare i limiti di validità.
Relazione con VSWR e potenza
RL = −20 log10|Γ| e VSWR = (1+|Γ|)/(1−|Γ|). Con RL = 20 dB, VSWR è circa 1,22 e la potenza riflessa è l’1% di quella incidente nelle condizioni appropriate.
Il rapporto delle potenze è |Γ|², non |Γ|. La direttività di un accoppiatore in dB non va confusa con la direttività spaziale di un’antenna rispetto al radiatore isotropico.
Accoppiatore doppio e prova pratica
Un accoppiatore doppio può fornire uscite distinte per le onde nei due versi. Verifica circuito, terminazioni e prestazioni di ciascun percorso, senza presumere che due uscite rendano la misura priva di errore.
Il rumore di fondo limita la misura dell’isolamento. Un valore sotto la dinamica disponibile non dimostra direttività infinita. Controlla anche ripetibilità dei connettori e deriva.
| Parametro | Dato da richiedere |
|---|---|
| Direttività | Minimo nell’intera banda. |
| Accoppiamento | Livello e variazione in frequenza. |
| Adattamento | Porte, carichi e piani reali. |
| Potenza | Linea principale e uscite. |
| Misura | Calibrazione e incertezza. |
Consulta Microwaves101 sugli accoppiatori e la definizione del VSWR. Per confrontare risultati, conserva sempre le condizioni del banco.
