Pasywne elementy mikrofalowe

W ofercie Jyebao znajdują się  szeroki wybór koncentrycznych elementów pasywnych poza złączami , kablami i adapterami.

Dokładny opis  i karty katalogowe poszczególnych elementów znajdują się na stronie producenta:

KATALOG JYEBAO

Poniżej przedstawiono opis układów mikrofalowych pasywnych wykorzystywanych w technice wysokich częstotliwości.

Fixed attenuator FAT – Tłumik Sygnału

Tłumik sygnału służy do tłumienia sygnału, jednocześnie może pełnić funkcję adaptera. Standardowe wartości tłumień wynoszą zwykle od 1 do 20 dB z krokiem co 1 dB, następnie tłumienia 25, 30, 35, 40, 50dB. Uzyskanie odpowiedniego tłumienia w trakcie można uzyskać poprzez kaskadowe łaczenie tłumików. Np. połączenie tłumika 2 dB i 10 dB da nam tłumienie 12 dB, przy kaskadowym łączeniu wielu tłumików wpływ na uzyskaną wartość mogą mieć dodatkowe odbicia wprowadzane na polaczeniu poszczególnych tłumików, dlatego nie zaleca się łączenia więcej niż dwóch trzech tłumików w kaskadę.

Tłumiki mogą być wykorzystywane w trakcie testowania urządzeń nadawczych , których moc wyjściowa mogłaby uszkodzić detektory układu pomiarowego. Stosuje się je również jako  układy ograniczające moc, gdy występuje tzw. efekt przesterowania sygnałem RF. Tłumiki można wykorzystać również w antenach o dużym zysku, w celu jego ograniczenia. Pozwala to zachować niski poziom listków bocznych oraz wąską wiązkę przy zmniejszonym zysku energetycznym, co pozwala na obniżenie szumów otoczenia wchodzących do odbiornika. Tłumik jest urządzeniem, w którym wydziela się moc, w związku z tym dobór tłumików powinien uwzględniać rzeczywiste straty mocy RF, które zostaną zamienione w ciepło. Standardowe tłumiki sygnałowe wytrzymują sygnały kilkuwatowe dla pracy ciągłej, w przypadku impulsów  wytrzymałość mocowa zależy od współczynników wypełnienia  i może sięgać kilkuset watów, parametry te są zwykle podawane w kartach katalogowych producentów.

Matching PAD –  transformator impedancji

Układy te służą do dopasowania impedancji dwóch różnych impedancji, zwykle są to linie lub układy pomiarowe o impedancjach 50 ohm i 75 ohm. Bezpośrednie podłączenie dwóch elementów o różnych impedancjach powoduje  powstanie sygnału odbitego, dla 75 ohm i 50 ohm współczynnik odbicia wyniesie gamma = 0,2, co odpowiada współczynnikowi odbicia WFS (VSWR) = 1,25, oczywiście w przypadku, gdy nie ma dodatkowych odbić ze względu na brak mechanicznego dopasowania złącz. Nie jest to może wartość krytyczna, nadal pozwala na transmisję sygnału, ale ma bardzo niekorzystny wpływ w aplikacjach pomiarowych. I właśnie tam zwykle takie transformatory są wykorzystywane by zminimalizować niepożądane odbicia.

Są dwa rodzaje  układów Matching PAD

? pierwszy to transformator impedancji, który w łagodny sposób zmieniając profil dostosowuje impedancję wejściowa do wyjściowej, do cech tych układów należą relatywnie duże wymiary, niższe straty w porównaniu do  rezystancyjnych transformatorów impedancji oraz brak możliwości pracy dla niskich częstotliwości. Układy transformatorów impedancji często wykonuje się w technologii mikropaskowej.

– drugi typ to układy rezystywny dopasowujący impedancje. Są one mniejsze, pracują  również dla DC, ale mają relatywnie dużestraty, co wynika z topologii układu, czyli konfiguracji  połączenia rezystancji (T, PI lub L). Straty te wynoszą  min 5.7 dB dla układu dopasowującego z 50 na 75 ohm.  Jednak w większości aplikacji pomiarowych nie stanowi to problemu gdyż straty te można kalibrować w układzie pomiarowym.

Feed trough termination

są wykorzystywane zwykle do pomiaru źródła sygnału. Wykorzystać ten układ można przy kalibracji lub pomiarach sygnałów z wyjścia z generatorów lub innych źródeł (kart radiowych), które mają impedancję 50 ohm, a do pomiarów wykorzystuje się urządzenie pomiarowe o wysokiej impedancji np. multimetr ( który ma impedancję wynoszącą często powyżej 1 Mohm. Zastosowanie układu typu feed trough termination (TTF) pozwala uniknąć odbicia sygnału, na styku różnych impedancji, które może doprowadzić do uszkodzenia mierzonego źródła. Nie trzeba stosować tego układu, gdy miernik ma taką samą impedancję jak mierzone źródło.

DC-block

układ służący do blokowania stałej składowej sygnału DC. Stosowana jako układ wtrąceniowy w trakt mikrofalowy, który nie przepuszcza składowej stałej sygnału. Jest to swoistego rodzaju filtr górnoprzepustowy. Służy do zabezpieczania układów, które mogą być wrażliwe na sygnał DC, który z różnych powodów mógł pojawić się w linii transmisyjnej. DC Block może mieć podstawowe trzy konfiguracje ? rozwarcie w przewodzie wewnętrznycm (Inner Only DC Block), rozwarcie na ekranie (Outer Only DC Block) rozwarcie na przewodzie wewnętzrnym i zewnętrznym (inner/outer DCblock)

Bias tee

Z definicji układy aktywne wymagają zasilania. Zasilanie DC może być  doprowadzone do urządzenia niezależną linią zasilającą, można skorzystać również z kabla koncentrycznego, którym transmitowany jest sygnał RF. Aby doprowadzić do kabla koncentrycznego zasilanie DC można stosować odpowiednio zaprojektowane układy już na płytkach albo skorzystać z zewnętrznego układu typu Bias Tee. Na rysunku poniżej przedstawiono wygląd tego układu, złącze SMA po lewej i po prawej stronie są złączami RF, złacze do nich prostopadłe SMA słuzy do podłączenia zasilania. Separacja pomiędzy złączem zasilającym a złączami RF wynosi zwykle powyżej 25 dB. Biass Tee ze względu na koniczenosc oddzielenia sygnału DC od RF działa dopiero od pewnej częstotliwości (zwykle kilka lub kilkadziesiąt MHz)

Phase trimmer –

regulowany przesuwnik fazy ? układ bardzo przydatny przy realizacji układów fazowanych, gdzie różne tory musza mieć takie same długości elektryczne. Rozbieżności w parametrach układów RF, długości kabli, sposobie ich ułożenia, rozrzutach parametrów elektrycznych podłoża mikrofalowego powodują, że dwa tory RF wyglądające na  identyczne wprowadzają różne przesunięcia fazowe dla sygnałów na wyjściu.  Zastosowanie przesuwników regulowanych umożliwia względną zmianę długości elektrycznej torów przy ich rzeczywistym pomiarze by zapewnić równość faz (synfazowość) sygnałów RF na wyjściu różnych torów. W ten sposób ogranicza się straty wynikające  z dodawania sygnałów o różnych fazach lub zapewnia się syn fazowość anteny przy optymalizacji jej wiązki. W skrajnym przypadku dwa sygnały o przeciwnych fazach i równych amplitudach w wyniku sumowania się wyzerują (dodawanie wektorów).

Rotary joint.

Złącze obrotowe (mikrofalowe)  jest to układ  który ma umożliwić pełne obroty urządzenia. Jeżeli antena byłaby podłączona do odbiornika bezpośrednio kablem koncentrycznym, wykonywanie pełnych obrotów doprowadziłoby do skręcenia osiowego kabla, a w skrajnym przypadku do jego zerwania. Złącze obrotowe zapobiega tym konsekwencjom. Zwykle stosuje się złacz obrotowe w systemach radarowych albo nasłuchu/monitoringu, w których wymagany jest ciagły obrót systemu antenowego. Stosuje się je również w innych aplikacjach gdzie w wyniku pracy  układu mechanicznego może następować skręcenie osiowe kabla powodujące jego uszkodzenie lub pogorszenie parametrów elektrycznych.

Termination – obciążenie dopasowane

Element zapewniający obciążenie wrót wyjściowych  impedancją np. 50 ohm dopasowaną do impedancji wyjściowej układu RF. Zastosowanie obciążeń dopasowanych jest niezbędne przy pomiarze parametrów rozproszenia wielowrotników. W trakcie pomiarów parametrów elektrycznych z wykorzystaniem analizatora sieci, (Network analyzer lub Vector Network Analyzer) lub innych układów (generatory, mierniki mocy) wszystkie wrota do których nie są podłączone przewody pomiarowe należy obciążyć obciążenia mi dopasowanymi. W ten sposób unika się powstawania sygnałów odbitych od nieobciążonych wrót, które w znacznym stopniu zakłócają pomiar.

Obciążenia dopasowane stosuje się jako zabezpieczenie nieużywanych wrót układów aktywnych RF, generatorów, kart radiowych. Zapobiega to odbiciu się od takich wejść sygnału RF, który może doprowadzić do uszkodzenia urządzenia. Należy zwrócić uwagę, że sygnał wchodzący do obciążenia dopasowanego będzie w nim wytracany, co spowoduje, że zamieni się w ciepło, tak więc dobór obciążeń powinien uwzględniać również wytrzymałość mocową, na rysunkach przedstawiono 2Watowe obciążenie typu N oraz 60W obciążenie typu SMA z radiatorem, który umożliwia odprowadzenie energii cieplnej.