Acopladores direcionais são amplamente utilizados em sistemas de RF para amostragem de sinais, monitoramento de potência, detecção de ROE e testes de PIM. Embora esses componentes sejam passivos por natureza, seu desempenho depende muito de como cada porta é terminada — especialmente a porta acoplada .

Em aplicações do mundo real, a terminação inadequada da porta acoplada — deixando-a aberta, usando dispositivos mal combinados ou cabos de baixa qualidade — pode afetar gravemente o desempenho do acoplador e até mesmo comprometer a precisão geral do sistema.

Neste artigo, exploramos:
Quais indicadores-chave de desempenho são afetados quando a porta acoplada de um acoplador direcional não corresponde e por que isso é importante.

1. Estrutura básica de um acoplador direcional

Um típico acoplador direcional tem quatro portas:

• Porta 1 (entrada): Onde o sinal RF principal entra

• Porta 2 (Saída): Onde sai o sinal principal

• Porta 3 (Acoplada): Toca uma pequena porção do sinal de avanço

• Porta 4 (Isolada): Idealmente não emite sinal; geralmente termina com 50Ω

O porta acoplada (porta 3) fornece uma réplica de baixa potência do sinal da linha principal para medição ou feedback. No entanto, se a porta não estiver devidamente terminada, o sinal refletido pode retornar ao sistema e interferir na extração precisa do sinal.

2. Cenários comuns de incompatibilidade de portas acopladas

Alguns erros frequentes em configurações de campo incluem:

• Deixando a porta acoplada aberta

• Conectando um dispositivo com baixa correspondência de impedância

• Usando conectores ou cabos de teste de baixa qualidade

Todos os itens acima podem causar reflexão de sinal na porta acoplada, afetando a precisão do sistema e introduzindo erros de medição.

3. Quais métricas de desempenho são afetadas?

1. Desvio do Nível de Acoplamento

O valor de acoplamento (por exemplo, 10 dB, 20 dB) foi projetado para ser fixo. No entanto, uma porta acoplada incompatível pode introduzir reflexão que perturba o caminho de acoplamento interno, causando flutuações não intencionais na saída de potência acoplada .

Impacto: O monitoramento de energia se torna impreciso e os circuitos de feedback podem apresentar mau funcionamento.

2. Degradação de Diretividade

A diretividade mede o quão bem o acoplador distingue sinais diretos de reversos. Ela é definida como:

Diretividade (dB) = Acoplamento (direto) - Acoplamento (reverso)

Uma incompatibilidade na porta acoplada faz com que os sinais refletidos se misturem com os sinais reversos, reduzindo a diretividade. Isso dificulta a diferenciação entre sinais incidentes e refletidos.

Impacto: Menor precisão nas medições de reflexão, afetando a análise de VSWR ou PIM.

3. Aumento do ROE

Embora acopladores direcionais são projetados para baixa perda de retorno, ondas refletidas da porta acoplada incompatível podem introduzir ondas estacionárias internas e alterar a correspondência geral do sistema.

Impacto: Um VSWR mais alto pode refletir potência de volta para amplificadores ou equipamentos de teste, causando instabilidade.

4. Aumento da perda de inserção

Acopladores direcionais apresentam normalmente perdas muito baixas (por exemplo, <0,2 dB). No entanto, reflexões internas da porta acoplada podem afetar levemente o fluxo de energia da linha principal, aumentando a perda de inserção.

Impacto: A eficiência do sistema diminui; mais potência é perdida no caminho passivo.

4. Como evitar problemas de incompatibilidade de portas acopladas

Para evitar a degradação do desempenho do acoplador:

• Sempre termine a porta acoplada com um carga de 50Ω quando não estiver em uso

• Usar PIM baixo, cargas de terminação de precisão classificado para a frequência operacional e potência

• Evite conectar/desconectar conectores com frequência

• Limpe os conectores regularmente e use cabos RF de alta qualidade