Microondas

Divisores de potencia y acopladores direccionales.
Un acoplador direccional es un dispositivo pasivo que acopla parte de la potencia de transmisión por una cantidad conocida a través de un puerto de salida, a menudo se utilizan dos líneas de transmisión lo suficientemente cerca una a la otra de tal manera que la energía que pasa a través de una se acopla a la otra.

Como se muestra en lafigura, el acoplador direccional posee 4 puertos: de entrada, de transmisión, acoplado y aislado. El término “línea principal” se refiere a la sección entre el puerto 1 y 2. En algunos acopladores direccionales la línea principal es diseñada para operar con potencias altas (grandes conectores) mientras que el puerto acoplado puede usar un conector pequeño SMA (subminiature versión A). A menudo elpuerto aislado va conectado a una carga interna o externa adaptada (típicamente 50Ω). Debe considerarse que debido a que el acoplador direccional es un dispositivo lineal, las notaciones en la figura 1 son arbitrarias. Cualquier puerto puede ser de entrada, de esta forma el puerto de transmisión sería el que está conectado directamente a la entrada, el acoplado sería el que está adyacente a laentrada y el aislado el diagonal a la entrada.
Consideraciones físicas tales como la carga interna del puerto aislado limitan el funcionamiento del puerto. La salida acoplada puede ser usada para obtener información (por ejemplo frecuencia y nivel de potencia) de la señal sin interrumpir el flujo de potencia principal del sistema ( a excepción de la reducción de potencia). Cuando la potenciaacoplada en la salida del puerto 3 es la mitad de la potencia de entrada (por ejemplo 3dB por debajo del nivel de potencia de entrada) la potencia en la línea de transmisión principal es también la mitad de la de entrada e igual a la acoplada. Este tipo de acopladores son los llamados híbrido de 90 grados, híbridos o acopladores de 3 dB.
El rango de frecuencias de trabajo de los acopladores coaxialesespecificado por los fabricantes es de la rama de acoplamiento. La respuesta de la rama principal es mucho más amplia (por ejemplo si la especificación es de 2-4GHz la rama de operación puede operar de 1 a 5GHz. Sin embargo, hay que reconocer que la respuesta es periódica.
Las propiedades comunes deseadas para todos los acopladores direccionales son un ancho de banda amplio, alta directividad yuna buena impedancia de adaptación en todos los puertos cuando los otros puertos están conectados a cargas adaptadas.
Factor de acoplamiento.
El factor de acoplamiento es definido como: FAdB=-10log⁡(P3P1) de donde P1 es la potencia de entrada en el puerto 1 y P3 es la potencia de salida del puerto de acoplamiento. El factor de acoplamiento representa la principal propiedad de un acopladordireccional. El acoplamiento no es constante pues varía con la frecuencia. Mientras que muchos diseños pueden reducir la variación, teóricamente es imposible construir un acoplador perfecto. Los acopladores direccionales son especificados en términos de la precisión de acoplamiento en la frecuencia central de la banda de operación. Por ejemplo un acoplamiento de 10±5dB indica que el acopladordireccional puede tener un acoplamiento entre 9.5dB y 10.5dB en el centro de la banda de frecuencias. La precisión es debida a las tolerancias dimensionales que pueden ser consideradas debido a la distancia entre dos líneas acopladas.
Otra especificación de acoplamiento sería la sensibilidad de frecuencia, una alta sensibilidad de frecuencia se traduce como una mayor banda de operación. Se usan múltiplessecciones de acoplamiento de λ/4 para obtener acopladores direccionales con mayor ancho de banda. Típicamente este tipo de acopladores direccionales son diseñados para una relación de ancho de banda de frecuencia y para un máximo de ondulación de acoplamiento dentro de la banda de frecuencias. Por ejemplo, un típico diseño de acoplador con un ancho de banda de frecuencia de 2:1 que produce un...