หลักการทำงานและการวิเคราะห์การใช้งานของข้อต่อ

Coupler เป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟที่ใช้ในการส่งสัญญาณระหว่างวงจรหรือระบบต่างๆ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสนามความถี่วิทยุและไมโครเวฟ หน้าที่หลักคือเชื่อมโยงกำลังไฟฟ้าสัดส่วนหนึ่งจากสายส่งหลักไปยังสายรองเพื่อให้เกิดการกระจายสัญญาณ การตรวจสอบ หรือการตอบสนอง

ข้อต่อทำงานอย่างไร

ตัวเชื่อมต่อมักจะประกอบด้วยสายส่งหรือโครงสร้างท่อนำคลื่น ซึ่งถ่ายโอนส่วนหนึ่งของพลังงานสัญญาณในสายหลักไปยังพอร์ตคัปปลิ้งผ่านเอฟเฟกต์การคัปปลิ้งของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า กระบวนการเชื่อมต่อนี้จะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการส่งสัญญาณของสายหลัก เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานปกติของระบบ

ข้อต่อประเภทหลัก

Directional Coupler: มีสี่พอร์ตและสามารถเชื่อมต่อส่วนหนึ่งของสัญญาณอินพุตไปยังพอร์ตเอาต์พุตเฉพาะสำหรับการตรวจสอบสัญญาณและการควบคุมผลป้อนกลับ

ตัวแบ่งกำลัง: กระจายสัญญาณอินพุตไปยังพอร์ตเอาต์พุตหลายพอร์ตในสัดส่วนที่เท่ากัน มักใช้ในอาร์เรย์เสาอากาศและระบบหลายช่องสัญญาณ

Hybrid Coupler: สามารถแบ่งสัญญาณอินพุตออกเป็นหลายสัญญาณเอาท์พุตที่มีแอมพลิจูดเท่ากันแต่ต่างกันเฟส มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องขยายเฟสและแอมพลิฟายเออร์แบบบาลานซ์

พารามิเตอร์ที่สำคัญของข้อต่อ

ปัจจัยการเชื่อมต่อ: ระบุอัตราส่วนของกำลังสัญญาณที่ได้รับจากพอร์ตคัปปลิ้งต่อกำลังอินพุต ซึ่งโดยปกติจะแสดงเป็นเดซิเบล (dB)

การแยก: วัดระดับการแยกสัญญาณระหว่างพอร์ตที่ไม่ได้ใช้ ยิ่งการแยกตัวสูงเท่าใด การรบกวนระหว่างพอร์ตก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

การสูญเสียการแทรก: หมายถึงการสูญเสียพลังงานเมื่อสัญญาณผ่านตัวเชื่อมต่อ ยิ่งการสูญเสียการแทรกต่ำลง ประสิทธิภาพการส่งสัญญาณก็จะยิ่งสูงขึ้น

อัตราส่วนคลื่นนิ่ง (VSWR): สะท้อนถึงการจับคู่อิมพีแดนซ์ของพอร์ตตัวเชื่อมต่อ ยิ่ง VSWR เข้าใกล้ 1 มากเท่าใด ประสิทธิภาพการจับคู่ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

พื้นที่การใช้งานของข้อต่อ

การตรวจสอบสัญญาณ: ในระบบความถี่วิทยุ ตัวเชื่อมต่อถูกใช้เพื่อแยกส่วนของสัญญาณสำหรับการตรวจสอบและการวัดโดยไม่ส่งผลกระทบต่อการส่งสัญญาณหลัก

การกระจายกำลัง: ในอาเรย์เสาอากาศ ตัวเชื่อมต่อถูกใช้เพื่อกระจายสัญญาณไปยังองค์ประกอบเสาอากาศแต่ละตัวเท่าๆ กัน เพื่อให้ได้บีมฟอร์มมิ่งและการควบคุมทิศทาง

การควบคุมการป้อนกลับ: ในวงจรเครื่องขยายเสียง ข้อต่อถูกใช้เพื่อแยกส่วนของสัญญาณเอาท์พุตและป้อนกลับไปยังอินพุตเพื่อรักษาเสถียรภาพของอัตราขยายและปรับปรุงความเป็นเส้นตรง

การสังเคราะห์สัญญาณ: ในระบบการสื่อสาร สามารถใช้ข้อต่อเพื่อสังเคราะห์สัญญาณหลายสัญญาณให้เป็นสัญญาณเดียวเพื่อให้ส่งและประมวลผลได้ง่าย

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีล่าสุด

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการสื่อสาร ความต้องการประสิทธิภาพของตัวเชื่อมต่อในแง่ของความถี่สูง กำลังสูง และแบนด์วิธที่กว้างจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผลิตภัณฑ์ตัวเชื่อมต่อที่ใช้วัสดุใหม่และกระบวนการใหม่ยังคงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยมีการสูญเสียการแทรกที่ลดลง การแยกตัวที่สูงขึ้น และย่านความถี่การทำงานที่กว้างขึ้น ซึ่งตอบสนองความต้องการของการสื่อสาร 5G ระบบเรดาร์ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และสาขาอื่น ๆ

สรุปแล้ว

เนื่องจากเป็นองค์ประกอบสำคัญในระบบ RF และไมโครเวฟ ข้อต่อจึงมีบทบาทสำคัญในการส่งสัญญาณ การกระจาย และการตรวจสอบ การทำความเข้าใจหลักการทำงาน ประเภท พารามิเตอร์หลัก และพื้นที่การใช้งานจะช่วยในการเลือกข้อต่อที่เหมาะสมและเพิ่มประสิทธิภาพของระบบในโครงการจริง