方向性結合器は、重要な信号処理デバイスの一種です。その基本的な機能は、RF信号を所定の結合度でサンプリングし、信号ポートとサンプリングポート間のアイソレーションを高く保つことです。これにより、多くのアプリケーションにおける分析、測定、処理が可能になります。方向性結合器は受動デバイスであるため、逆方向にも動作し、デバイスの方向性と結合度に応じて信号が主経路に注入されます。方向性結合器の構成にはいくつかのバリエーションがあり、以下で説明します。
定義
理想的なカプラは、損失がなく、整合が取れており、相互的であるべきです。3ポートおよび4ポートネットワークの基本的な特性は、アイソレーション、カップリング、指向性であり、これらの値を用いてカプラの特性を評価します。理想的なカプラは、無限の指向性とアイソレーションを持ち、用途に応じて適切なカップリング係数が選択されます。
図1の機能図は方向性結合器の動作を示しており、続いて関連する性能パラメータについて説明します。上の図は4ポート結合器で、結合ポート（順方向）と分離ポート（逆方向、または反射）の両方を含んでいます。下の図は3ポート構造で、分離ポートがありません。これは、単一の順方向結合出力のみが必要なアプリケーションで使用されます。3ポート結合器は逆方向に接続することも可能で、その場合、以前は結合されていたポートが分離ポートになります。
図1：基本方向性結合器設定
性能特性：
結合係数：これは、入力電力（P1）のうち、結合ポートP3に供給される電力の割合を示します。
指向性：これは、結合ポート（P3）と分離ポート（P4）で観測される、順方向と逆方向に伝搬する波を分離するカプラの能力を示す指標です。
絶縁：非結合負荷（P4）に供給される電力を示します。
挿入損失：これは、送信ポート（P2）に供給される入力電力（P1）から、結合ポートおよび絶縁ポートに供給される電力を差し引いたものです。
これらの特性のdB値は以下のとおりです。
結合係数 = C = 10 log (P1/P3)
指向性 = D = 10 log (P3/P4)
隔離度 = I = 10 log (P1/P4)
挿入損失 = L = 10 log (P1/P2)
カプラーの種類
図2に示すように、このタイプのカプラには3つのアクセス可能なポートがあり、4番目のポートは指向性を最大化するために内部で終端されています。方向性カプラの基本的な機能は、分離された（逆方向の）信号をサンプリングすることです。典型的な用途は、反射電力（または間接的にVSWR）の測定です。逆方向に接続することもできますが、このタイプのカプラは相互的ではありません。結合ポートの1つが内部で終端されているため、結合信号は1つしか利用できません。順方向（図示のとおり）では、結合ポートは逆方向の波をサンプリングしますが、逆方向（右側のRF入力）に接続すると、結合ポートは順方向の波のサンプルとなり、結合係数によって減衰されます。この接続により、このデバイスは信号測定用のサンプラーとして、または出力信号の一部をフィードバック回路に供給するために使用できます。
図2：50Ω方向性結合器
利点：
1．順方向パスのパフォーマンスを最適化できます
2．高い指向性と遮音性
3．カプラの指向性は、絶縁ポートにおける終端によって提供されるインピーダンス整合に大きく影響されます。内部に終端を設けることで、高い性能が保証されます。
デメリット：
1．カップリングは順方向パスでのみ利用可能です
2．結合線なし
3．結合ポートの電力定格は入力ポートよりも低い。これは、結合ポートに印加される電力が内部終端でほぼ完全に消費されるためである。
Si Chuan Keenlion Microwave社は、0.5GHzから50GHzまでの周波数帯域をカバーする、狭帯域および広帯域構成の方向性結合器を幅広く取り揃えています。これらの製品は、50Ω伝送システムにおいて10～30ワットの入力電力に対応するように設計されています。マイクロストリップまたはストリップライン設計を採用し、最高の性能を発揮できるよう最適化されています。
本製品には、標準でSMAまたはN型メスコネクタが付属するほか、高周波部品用の2.92mm、2.40mm、および1.85mmコネクタも付属します。
また、カスタマイズも可能です方向性結合器お客様のご要望に応じて対応いたします。カスタマイズページにアクセスして、必要な仕様をご入力ください。
投稿日時：2022年8月30日
