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Diretividade do acoplador: 6 pontos sobre idealização e medição

A diretividade de um acoplador indica quanto ele distingue os dois sentidos de propagação. É importante para medir uma pequena reflexão junto de uma onda incidente forte, mas não garante sozinha uma precisão fixa. Separe a discriminação perfeita do modelo ideal dos valores finitos de um componente.

1. Definir portas e condição ideal

Adotamos entrada principal 1, passagem 2, saída acoplada 3 e saída isolada 4 para excitação em 1. Confira os números reais no desenho.

Termine as portas não usadas em cargas correspondentes. Uma porta aberta normalmente não é a condição da ficha. Se a saída isolada for exatamente zero no modelo ideal, a diretividade é infinita. 30 ou 40 dB são valores finitos.

2. Acoplamento, isolamento e diretividade

Para a mesma impedância real de referência e terminações adequadas, definimos valores positivos C = −20 log10|S31| e I = −20 log10|S41|. Então D = I−C.

Com C = 20 dB e I = 50 dB, D = 30 dB. Não chame os 50 dB de isolamento de diretividade.

Em definições com excitação inversa ou planos diferentes, confira como a perda de passagem é tratada. Adaptadores e cargas fazem parte da diretividade efetiva da medição.

3. Considerar a fase da fuga

Sinal desejado e contribuição indesejada somam amplitudes complexas. Conforme a fase, a leitura cresce ou diminui. Subtrair simplesmente potências não é uma correção geral.

No modelo simplificado, a amplitude normalizada da fuga é 10−D/20: aproximadamente 0,0316 para 30 dB e 0,01 para 40 dB.

Portanto, 40 dB não significa precisão garantida de ±0,5% em qualquer condição. Reflexão real, outros erros e calibração importam.

4. Exemplo com return loss de 20 dB

RL verdadeiro de 20 dB corresponde a |Γ| = 0,1. Somando a fuga 0,0316 em fase ou oposição, o exemplo simplificado dá amplitudes de cerca de 0,0684 a 0,1316.

Isso corresponde a RL indicado aproximadamente entre 23,3 e 17,6 dB. Não é um orçamento completo de erros de fonte, detector e calibração.

Uma carga bem adaptada perto do limite do sistema não deve ser avaliada só por uma pequena leitura refletida. Cancelamento com a fuga não é melhoria física da carga.

5. ROE e potência

RL = −20 log10|Γ| e ROE = (1+|Γ|)/(1−|Γ|). RL de 20 dB equivale a ROE próxima de 1,22 e 1% de potência refletida.

Sob as condições adequadas, a fração de potência é |Γ|², não |Γ|. Diretividade do acoplador também não é a diretividade espacial de uma antena em relação ao isotrópico.

6. Avaliar a cadeia completa

Um medidor bidirecional normalmente oferece amostras separadas de avanço e retorno. Verifique circuito, terminações, acoplamento e diretividade para os dois sentidos.

Duas saídas não tornam a medição sem erro. Inclua cabos, cargas, sensores, frequência e reconexão. Nem todo acoplador requer uma construção de λ/4 e tolerância universal de ±0,01 mm.

Parâmetro Informação
Diretividade Mínima na banda utilizada.
Acoplamento Nível e resposta em frequência.
Adaptação Portas, cargas e planos.
Potência Limites da linha e saídas de medida.
Medição Faixa dinâmica e incerteza.

Se a saída isolada chega ao piso de ruído, há um limite de medição, não prova de diretividade infinita. Use as definições do acoplador e as relações de ROE para documentar o teste.

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