مدلسازی کوپلر خط انشعاب

کوپلرهای شاخه ای، نوعی کوپلر هیبریدی 90 درجه یا مربعی ، به دلیل ساخت ساده و طراحی آسان، محبوب هستند. آن‌ها دستگاه‌های غیرفعال هستند که معمولاً در سیستم‌های فرستنده تک آنتن و تقسیم‌کننده/ترکیب‌کننده سیگنال I/Q استفاده می‌شوند. بیایید به اصول اولیه نحوه عملکرد این نوع کوپلر و برخی از جنبه های مهم طراحی آن نگاه کنیم.

درباره کوپلرهای خطوط شعبه

کوپلرهای خط انشعاب برای تقسیم یا ترکیب قدرت استفاده می شوند. این نوع کوپلر از دو مجموعه پورت کوپل شده با اختلاف فاز 90 درجه بین آنها تشکیل شده است. برق از طریق یک پورت ورودی وارد می شود و سپس به طور مساوی بین دو درگاه خروجی تقسیم می شود. پورت چهارم جدا شده است.

هندسه جفت کننده خط شاخه
هندسه کوپلر خط شاخه. در تصویر خطوط انتقال افقی و خطوط شاخه عمودی هستند.

کوپلرهای خطوط انشعابی همانطور که در هندسه بالا نشان داده شده است به صورت متقارن طراحی شده اند، به این معنی که شما باید بتوانید هر یک از پورت ها را برای برق ورودی انتخاب کنید و همچنان به همان رفتار دست یابید. در هندسه نشان داده شده در بالا، پورت پایین سمت چپ به عنوان درگاه ورودی انتخاب شده است، اما می‌توانستیم به خوبی پورت‌های ورودی و ایزوله را عوض کنیم یا آن را برگردانیم تا دو خروجی در سمت چپ و درگاه‌های ورودی و ایزوله در سمت چپ قرار گیرند. حق

در مورد سیستم های فرستنده/گیرنده تک آنتن، شما یک فرستنده در درگاه ورودی (1)، یک پایانه 50 اهم در پورت (2)، یک آنتن در یک خروجی (3) و یک گیرنده در درگاه ایزوله دارید. (4). در اینجا، برق در فازهای مربعی از فرستنده به آنتن حرکت می کند و سپس، آنتن سیگنالی را به گیرنده می فرستد. گیرنده و فرستنده تحت تأثیر یکدیگر نیستند.

جنبه های مهم طراحی

چند معیار مهم وجود دارد که طراحی کوپلر خط انشعاب شما برای عملکرد باید رعایت کند:

انزوا بالا
- باید تا حد امکان بالا باشد، اما توجه داشته باشید که هرگز نمی تواند 100٪ باشد
امکان تنظیم هر پورت به عنوان ورودی، ایزوله و خروجی و دستیابی به همان فرکانس خروجی
- اختلاف فاز چهارگانه (پارامترهای S)

یک مدل نمونه

اگر می خواهید یک کوپلر خط شاخه دقیق طراحی کنید، می توانید از COMSOL Multiphysics به همراه ماژول RF برای تنظیم یک مدل استفاده کنید. برای کمک به شما برای شروع، ما یک مدل نمونه را هم در گالری مدل آنلاین و هم در کتابخانه مدل در ماژول RF قرار داده ایم (می توانید آن را در بخش «دستگاه های غیرفعال» بیابید).

با پیروی از دستورالعمل‌های مستندات مدل، می‌توانید پارامترهای S را محاسبه کرده و اختلاف فاز را برای اطمینان از 90 درجه بودن آن ارزیابی کنید. همچنین می‌توانید تطابق، جداسازی و کوپلینگ را در پورت‌های اطراف فرکانس کاری آنالیز کنید.

نموداری که پورت های کوپلرهای خط شاخه را نشان می دهد
نمودار نشان می دهد که توان ورودی ( قرمز ) به طور مساوی بین دو پورت خروجی ( زرد ) تقسیم می شود. پورت ایزوله آبی است .