BRPI0707005A2 - acoplador direcional - Google Patents

Abstract

ACOPLADOR DIRECIONAL. Acoplador direcional com dois condutores sensores e um acoplador básico e um acoplador suplementar que a eles corresponde. O acoplador básico se baseia no acoplamento entre um primeiro condutor sensor (421) e o condutor de transmissão (410), e o acoplador suplementar se baseia no acoplamento entre um segundo condutor sensor (422) e o condutor de transmissão. Os condutores sensores são substancialmente mais curtos que um quarto de onda, devido a que a diretividade tanto do acoplador básico como a do suplementar é baixa. As outras extremidades dos condutores sensores estão conectadas entre si e ainda à porta de medição do acoplador direcional. Os sinais de acoplamento provocados pelo sinal reverso no ponto de conexão dos condutores sensores são dispostos igualmente por seus valores absolutos, mas com fases opostas, caso em que seus sinais de soma na porta de medição são insignificantemente pequenos. Para tanto, por exemplo, a linha de transmissão formada pelo primeiro condutor sensor e a terra termina com um elemento de adaptação em sua extremidade oposta, e a linha de transmissão formada pelo segundo condutor sensor e a terra é deixada aberta em sua extremidade oposta. As impedâncias de terminação podem ser ajustáveis, senso assim o acoplador direcional sintonizável. Assim, a diretividade do acoplador direcional total é aperfeiçoada por meio do segundo condutor sensor. O acoplador direcional tem pequenas dimensões e sendo obtida boa diretividade em uma ampla faixa de freqúências.

Description

"ACOPLADOR DIRECIONAL"

A invenção se refere a uma forma de implementaçãodo acoplador direcional usado em circuitos de radiofreqüência.

O acoplador direcional é um arranjo relativo a umcaminho de transmissão de um campo eletromagnético deradiofreqüência. Dá um a sinal de medição do nível que éproporcional à resistência de um campo que se propaga em umadeterminada direção no caminho de transmissão. Em princípio, umcampo que se propaga na direção oposta ao caminho de transmissãonão afeta o nível do sinal de medição. O acoplador direcional tempelo menos três portas: uma entrada, uma saída e uma porta demedição. A energia de um sinal que se dirige à porta de entrada éconduzida quase totalmente pelo acoplador até a porta de saída, euma pequena parte dessa energia é transferida para a porta demedição. A parte do acoplador direcional entre as portas deentrada e de saída é, ao mesmo tempo, parte do caminho detransmissão de um equipamento de rádio que continua, por exemplo,até a antena de um transmissor. Então, é recebido um sinal demedição proporcional à potência real do campo que se propaga nadireção da antena a partir da porta de medição, sinal que pode serusado com objetivos de controle do transmissor. A precisão docontrole é parcialmente dependente da qualidade do acopladordirecional, isto é, de quão completamente é eliminado o efeito docampo que se propaga na direção oposta com relação ao campo a sermedido.

Nesta descrição e nas reivindicações, "sinal/campopara frente" significa um sinal/campo que se propaga a partir daporta de entrada até a porta de saída do acoplador direcional, e"sinal/campo reverso" significa o sinal/campo que se propaga apartir da porta de saída até a porta de entrada do acopladordirecional.

Um acoplador direcional pode ser projetado devárias maneiras. A maioria delas se baseia na utilização de linhasde transmissão de comprimento de quarto de onda. A Fig. 1 mostraum exemplo desse acoplador direcional conhecido. Nele, o caminhode transmissão do sinal a ser medido compreende o condutor detransmissão 110, que é uma primeira fita condutora na superfíciesuperior da placa de circuitos PCB, e o sinal terra GND queconsiste na superfície condutora inferior da placa de circuitos. Aextremidade frontal da primeira fita condutora 110 em conjunto como coxim condutor conectado ao sinal terra constitui a porta deentrada Pl do acoplador direcional. Da mesma forma, a extremidadetraseira da primeira fita condutora em conjunto com o sinal terraconstitui a porta de saída P2 do acoplador direcional. Além disso,na superfície superior da placa de circuitos PCB, existe umasegunda fita condutora 120 paralela à primeira fita condutora,sendo o comprimento da segunda fita condutora um quarto docomprimento de onda λ nas freqüências de operação do acopladordirecional. A distância entre as fitas condutoras 110 e 120 é, porexemplo, um décimo de sua distância à terra. A segunda fitacondutora 120 continua em seu caminho para longe da primeira fitacondutora. A primeira extensão 121 finaliza na terceira porta, ouna porta de medição P3. Quando o acoplador direcional estiver emuso, um circuito foi acoplado à porta de medição, cuja impedânciado circuito Z é igual à impedância característica Z0 das linhas detransmissão formadas pelas fitas condutoras do acopladordirecional em conjunto com o sinal terra e o meio. A segundaextensão 122 da segunda fita condutora termina na quarta porta P4,também denominada na presente de porta isolada. Assim, o acopladordirecional do exemplo tem quatro portas, como também a maioria dosdemais acopladores direcionais.

A segunda fita condutora 12 0 atua como condutorsensor. Devido ao acoplamento eletromagnético entre ele e aprimeira fita condutora, parte da energia enviada à porta deentrada transfere para o circuito da segunda fita condutora, paraas impedâncias de carga das portas P3 e P4. Quando a freqüência docampo para frente é tal que a condição λ/4 supramencionada emostrada na Fig. 1 é observada, a energia transferida para a portade medição P3 está no máximo, e a energia que se transfere para aporta isolada P4 está no mínimo. Esta última energia é zero em umacoplador ideal, porque as formas de ondas pares e ímpares queocorrem no acoplador se cancelam na extremidade da porta isoladada linha de transmissão, com base na segunda fita condutora 120. Adiretividade do acoplador se baseia neste fato. Isto é, se existirum campo reverso de igual freqüência no acoplador direcional,quase nenhuma energia sua é transferida para a porta de medição P3devido à estrutura simétrica. A qualidade da diretividade éexpressa como a proporção do nível do sinal na porta de mediçãoaté o nível de sinal da porta isolada. Isto é o mesmo que arelação do nível de sinal causado pelo campo para frente na portade medição para o nível de sinal causado pelo campo reverso naporta de medição, quando esses campos que se propagam em direçõesopostas são de freqüências e potências iguais.

A Fig. 2 mostra um exemplo da diretividade e dalargura de banda do acoplador direcional de acordo com a Fig. 1. Afigura mostra as curvas de dois coeficientes de transmissão comofunção da freqüência. A curva 201 mostra a variação do nível desinal na porta de medição em proporção com o nível do sinal deentrada, e a curva 202 mostra a variação do nível de sinal naporta isolada em proporção com o nível do sinal de entrada. Adiferença dos coeficientes expressa em decibéis indica o valor dadiretividade. Pode-se ver nas curvas que a diretividade está emseu máximo em cerca de 20 dB, valor somente válido em uma faixa defreqüências cuja largura relativa é somente uma pequenaporcentagem em ambos os lados da freqüência 2,08 GHz quecorrespondem ao quarto de onda. A diretividade ultrapassa o valorde 10 dB na faixa de 1,8-2,45 GHz, cuja largura relativa é cercade 30%. A curva 201 também indica que, na faixa de operação doacoplador direcional, o nível do sinal na porta de medição é cercade 25 dB menor que o nível de sinal que passa pelo acoplador. Istosignifica que o acoplador provoca uma atenuação de 0,014 dB nosinal passante.

Se o acoplador direcional for usado em umafreqüência que o comprimento das partes paralelas das fitascondutoras 110 e 120 corresponda à metade do comprimento de onda,a situação na terceira e na quarta porta se reverte: a energiatransferida para a terceira porta P3 está no mínimo, e a energiaque se transfere para a quarta porta P4 está no máximo. Se oacoplador direcional for então usado em freqüências que sejambaixas quando comparadas à freqüência correspondente aocomprimento do quarto de onda, a diretividade é muito pequena.

O valor da diretividade supramencionado, 20 dB,típico de acopladores direcionais de acordo com a Fig. 1, é aindainsatisfatório. Este valor relativamente modesto é causado pelasformas de onda pares e ímpares que não se cancelam totalmenteentre si no lado da porta isolada, porque a forma de onda ímpartambém se propaga além do meio dielétrico em maior quantidade noar, caso em que sua velocidade é maior. É obtida uma melhorestrutura por sua diretividade se tanto o condutor do caminho detransmissão como o condutor sensor forem dispostos dentro de umquadro dielétrico em ambos os lados em que existe um plano terra.Também será melhorada a diretividade quando for usada uma linha detransmissão totalmente isolada do ar. Entretanto, outradesvantagem de todos os acopladores direcionais que usam linhas decomprimento λ/4, é que funcionam de maneira satisfatória somenteem uma faixa relativamente estreita de freqüências e que exigem umespaço relativamente grande.

O objetivo da invenção é minimizar as referidasdesvantagens relativas à técnica anterior. 0 acoplador direcionalde acordo com a invenção se caracteriza pelo apresentado nareivindicação independente 1. Algumas configurações vantajosas dainvenção são apresentadas nas demais reivindicações.

A idéia básica da invenção é a seguinte: 0acoplador direcional compreende dois condutores sensores e, damesma forma, dois lados: um acoplador básico e um acopladorsuplementar. O acoplador básico se baseia no acoplamento entre oprimeiro condutor sensor e o condutor de transmissão, e oacoplador suplementar se baseia no acoplamento entre o segundocondutor sensor e o condutor de transmissão. Os condutoressensores são substancialmente mais curtos que um quarto de onda,devido à que a diretividade de ambos os acopladores é baixa. Asoutras extremidades dos dois condutores sensores estão ligadasentre si e ainda à porta de medição do acoplador direcional. Ossinais de acoplamento causados por um sinal reverso no ponto deconexão dos condutores sensores são igualmente dispostos por seusvalores absolutos, mas de fases opostas, caso em que seus sinaisde soma na porta de medição são insignificantemente pequenos. Istoserá feito quando a linha de transmissão formada pelo primeirocondutor sensor e a terra terminar em um elemento de combinação naextremidade oposta, e a linha de transmissão formada pelo segundocondutor sensor e a terra for deixada pelo menos quase aberta emsua extremidade oposta. Para tornar mais exato o cancelamento dosreferidos sinais de acoplamento, o acoplador direcional pode sersintonizável, de maneira que a impedância do elemento decombinação seja ajustável, ou exista um elemento de sintonia naextremidade da linha correspondente ao segundo condutor sensor.

Assim a diretividade do conjunto do acoplador direcional éaperfeiçoada por meio do segundo condutor sensor. Os sinais deacoplamento causados pelo sinal para frente não são cancelados noponto de conexão dos condutores sensores, porque suas diferençasde fase não são grandes, e o sinal do acoplador básico é maisforte.

Uma vantagem da invenção é que o acopladordirecional de acordo com esta tem pequenas dimensões. Outravantagem da invenção é que sua dependência da freqüência doacoplador direcional é pequena: É obtida alta diretividade e onível do sinal de medição em proporção com o nível do sinal a sermedido é relativamente constante em uma faixa muito grande defreqüências. Também, a perda de retorno da porta de entrada doacoplador direcional é baixa em uma faixa muito grande defreqüências. Outra vantagem da invenção é que a sintonia de seuacoplador direcional tem produção simples e incorre em custosrelativamente baixos.

A invenção será agora descrita em detalhes. Adescrição se refere aos desenhos de acompanhamento, em que

A Fig. 1 mostra um exemplo de um acopladordirecional de acordo com a técnica anterior,

A Fig. 2 mostra um exemplo das características deum acoplador direcional de acordo com a técnica anterior,

A Fig. 3 mostra o princípio da estrutura doacoplador direcional de acordo com a invenção,

As Figs. 4a-c mostram um exemplo de um acopladordirecional prático de acordo com a invenção,

A Fig. 5 mostra um segundo exemplo de umacoplador direcional de acordo com a invenção,

A Fig. 6 mostra um terceiro exemplo de umacoplador direcional de acordo com a invenção, e

A Fig. 7 mostra um exemplo das características deum acoplador direcional de acordo com a invenção.

As Figs. 1 e 2 já foram descritas em conexão coma descrição da técnica anterior.

A Fig. 3 é uma apresentação dos princípios doacoplador direcional de acordo com a invenção. 0 acopladordirecional 300 compreende um caminho de transmissão que inclui umcondutor de transmissão 310, um condutor terra ou um sinal terraGND e seus interespaços dielétricos. Nesta descrição ereivindicações, o "interespaço" significa um espaço em que o campoeletromagnético de um sinal que se propaga no caminho detransmissão existe de forma significativa. A impedânciacaracterística do caminho de transmissão é Z0. A extremidade docaminho de transmissão pelo qual o sinal para frente Sff a sermedido chega ao acoplador direcional é sua porta de entrada PI, ea outra extremidade do caminho de transmissão pelo qual o sinal aser medido sai do acoplador direcional é sua porta de saída P2.

Além disso, o acoplador direcional 300 tambémcompreende, de acordo com a invenção, um primeiro 321 e um segundo322 condutores sensores que estão localizados no interespaço docaminho de transmissão e são paralelos ao condutor de transmissão.Assim, o acoplador direcional tem dois lados: um acoplador básicoe um acoplador suplementar. 0 acoplador básico se baseia noacoplamento entre o primeiro condutor sensor 321 e o condutor detransmissão 310, e o acoplador suplementar se baseia noacoplamento entre o segundo condutor sensor 322 e o condutor detransmissão. As extremidades frontais dos condutores sensores, ouas extremidades mais próximas à porta de entrada estão acopladasgalvanicamente entre si e ainda à porta de medição P3 do acopladordirecional por um condutor de medição 341. O condutor de mediçãoforma com o sinal terra uma linha de transmissão cuja impedânciacaracterística é, por exemplo, a mesma Z0 que a do caminho detransmissão. Neste caso, também a impedância de um circuitoexterno acoplado à porta de medição deve ser Z0. Devido à conexãodas extremidades frontais dos condutores sensores, o sinal deacoplamento para a linha de transmissão formada pelo primeirocondutor sensor e o sinal terra e o sinal de acoplamento com alinha de transmissão formada pelo segundo condutor sensor e osinal terra causado por um sinal que se propaga em qualquerdireção são somados no ponto de conexão dessas linhas e, portanto,na porta de medição. Vamos denotar:

C11 = o sinal de acoplamento causado por umsinal para frente Sff na extremidade frontal da linha detransmissão formada pelo primeiro condutor sensor e o sinal terra.

C12 = o sinal de acoplamento causado por umsinal para frente Sff na extremidade frontal da linha detransmissão formada pelo segundo condutor sensor e o sinal terra.

C21 =o sinal de acoplamento causado por umsinal reverso Srev/ na extremidade frontal da linha de transmissãoformada pelo primeiro condutor sensor e o sinal terra.

C22 =o sinal de acoplamento causado por um sinalreverso Srev, na extremidade frontal da linha de transmissãoformada pelo segundo condutor sensor e o sinal terra.

Ambos os condutores sensores são substancialmentemais curtos que um quarto de onda correspondente à freqüênciausada e seus comprimentos são, por exemplo, da ordem de um vinteavos do comprimento de onda λ. Os condutores sensores podem terdiferentes tamanhos; no exemplo da Fig. 3, o segundo condutorsensor é mais curto. Devido ao comprimento curto dos condutoressensores, a diretividade tanto do acoplador básico como dosuplementar é baixa. Portanto, o sinal reverso Srev que chega àporta de saída P2 a partir do exterior provoca um sinal deacoplamento relativamente forte na extremidade frontal da linhaque corresponde tanto ao primeiro com ao segundo condutoressensores. No acoplador direcional de acordo com a invenção, essessinais de acoplamento C2i e C22 são de níveis iguais, mas de fasesopostas. Assim, o sinal total de acoplamento na porta de medição,causado pelo sinal reverso Srev, é insignificantemente pequeno, apartir do que se segue que a diretividade de todo o acopladordirecional se torna alta. Os sinais de acoplamento C21 e C2 2 sãodispostos para serem de níveis iguais pelo dimensionamento elocalização adequados dos condutores sensores. As fases novamentesão tornadas aproximadamente opostas, combinando a linha detransmissão formada pelo primeiro condutor sensor 321 e a terracom um elemento de combinação 331 em sua extremidade traseira edeixando a linha de transmissão formada pelo segundo condutorsensor e a terra aberta em sua extremidade traseira. A impedânciaZ1 do elemento de combinação é normalmente puramente resistiva.

Além disso, pode ter uma parte capacitiva para sintonizar oacoplador direcional, isto é, para garantir as referidas fasesopostas. Alternativamente, a sintonização do acoplador direcionalpode ser implementada por um elemento sintonizador a ser colocadona extremidade traseira da linha de transmissão formada pelosegundo condutor sensor 322 e a terra, elemento que pode serajustado. Na Fig. 3, esse elemento sintonizador foi desenhado emlinha tracejada, e sua impedância está marcada com Z2. Estaimpedância é, por exemplo, capacitiva e tem alto valor absoluto. Aforma de finalização das linhas de transmissão correspondentes aoscondutores sensores afeta, além disso, as fases dos sinais deacoplamento também naturalmente em seus níveis.

Também, os sinais de acoplamento Cll e C12causados pelo sinal para frente Sff são somados no ponto de conexãodas linhas correspondentes aos condutores sensores. Nesse caso, ossinais de acoplamento não se cancelam, porque suas diferenças defase não são grandes, e o sinal de acoplamento Ci2 é menor em seunível que o sinal de acoplamento Cn- Este fato é provocado pelofato que os condutores sensores ainda são dispostos de maneira quea diretividade do acoplador suplementar é ainda menor que adiretividade do acoplador básico, isto é, Cii - C2i > Ci2 - C22'Como C2i = C22, então Cii > Ci2. Assim somente o sinal para frente Sffprovoca um sinal total de acoplamento mensurável para a porta demedição como deve ser.

As Figs. 4a-c mostram um exemplo de um acopladordirecional prático de acordo com a invenção. A Fig. 4a é umdesenho em perspectiva de um acoplador direcional 400 desmontado,de maneira a que suas peças condutoras mais essenciais sejamvisíveis. 0 caminho de transmissão do acoplador direcional écoaxial, compreendendo um condutor de transmissão 410 que é, nessecaso, o condutor médio e um condutor externo, relativamente massivo405 que faz parte do sinal terra GND. 0 condutor externo circunda ocondutor médio, excluindo uma abertura no mesmo, paralela aocondutor médio. Os condutores sensores 421, 422 do acopladordirecional estão localizados nesta abertura em nível com asuperfície externa do condutor externo. São fitas condutorasparalelas ao condutor médio 410 na superfície inferior de umpequeno quadro dielétrico, não mostrado na Fig. 4a, cobrindo aabertura do condutor externo, isto é, na superfície lateral dacavidade do caminho de transmissão. Assim, os condutores sensoresestão no interespaço do caminho de transmissão e, portanto, nocampo eletromagnético do sinal que se propaga no caminho detransmissão. Na superfície superior do referido quadro, existe umcondutor de medição 441 perpendicular aos condutores sensores,existindo a partir do condutor de medição uma via 443 para aextremidade frontal do segundo condutor sensor 422. Existe tambémuma via similar a partir do condutor de medição para a extremidadefrontal do primeiro condutor sensor. Acima do quadro, existe umelemento de combinação 431, em que uma de suas extremidades estáconectada por meio da via à extremidade traseira do primeirocondutor sensor e a outra extremidade ao sinal terra.

A Fig. 4b mostra uma pequena placa de circuitos450 que pertence ao acoplador direcional 400. O quadro dielétricosupramencionado é a parte de suporte dielétrico desta placa decircuitos. A placa de circuitos é mostrada em seção transversal nasvias 443 que ligam o condutor de medição 441 aos condutoressensores 421, 422. Neste exemplo, a placa de circuitos 450 temduas camadas dielétricas, entre as quais existe um plano terra GNDdo tamanho do quadro. Este plano terra forma o segundo condutor daslinhas de transmissão que correspondem aos condutores sensores e aocondutor de medição. Por outro lado, o plano terra fechaeletricamente a abertura no condutor externo do caminho detransmissão, de maneira que o campo permanece na cavidade docaminho de transmissão. A outra extremidade do elemento de ajuste431 está ligada por meio de sua própria via ao plano terra. A portade medição P3 do acoplador direcional consiste na extremidadeexterna do condutor de medição 441 e o plano terra nela.

A Fig. 4c mostra o acoplador direcional 400 vistoa partir do lado da placa de circuitos 450. Na superfície superiorda placa de circuitos, são visíveis o condutor de medição 441 e oelemento de ajuste 431. Também estão desenhados na Figura 4c osconectores que formam a porta de entrada Pl e a porta de saída P2do acoplador direcional cujos conectores são fixados às superfíciesplanares extremas do condutor externo do acoplador direcional.

O condutor de medição do acoplador direcionaltambém pode percorrer, por exemplo, a superfície inferior da placade circuitos perpendicular aos condutores sensores, caso em que nãosão necessárias vias para os condutores sensores. 0 plano terrapoderia, nesse caso, se localizar na superfície superior da placade circuitos.

O elemento de ajuste 431 pode, por exemplo, ser umresistor fixo ou um pino diodo. Nesse ultimo caso, sua resistênciapode ser ajustada com tensão de controle em separado para asintonia do acoplador direcional. O ajuste da resistência pode sernaturalmente implementada também por um potenciômetro de ajuste. Asintonia também pode ser implementada, por exemplo, por meio de umapeça capacitiva paralela ao resistor de ajuste. Isto pode ser umcapacitor fixo ou ajustável ou um diodo de capacitância.

A Fig. 5 mostra um segundo exemplo de um acopladordirecional prático de acordo com a invenção. Este foi feito fixandouma placa de circuitos 550 similar à placa de circuitos mostradanas Figs. 4a-c em uma abertura feita no condutor externo 505 docabo coaxial. A parte do cabo coaxial na placa de circuitos 550atua como o caminho de transmissão do acoplador direcional. Tambémestá desenhada no Fig. 5 a linha de medição 570 que inicia na portade medição do acoplador direcional.

A Fig. 6 mostra um terceiro exemplo de umacoplador direcional prático de acordo com a prática da invenção. 0caminho de transmissão do sinal a ser medidos compreende uma fitacondutora 610 na superfície superior da placa de circuitos PCB de umdispositivo e o plano terra na superfície inferior da placa decircuitos, similarmente à estrutura conhecida mostrada na Fig. 1. 0primeiro condutor sensor 621 fica ao lado da fita condutora 610, ouo condutor de transmissão e o segundo condutor sensor 622 sesituam no mesmo ponto no outro lado do condutor de transmissão. Asextremidades frontais dos condutores sensores estão ligadas entresi sobre o condutor de transmissão por um fio jumper 645. Ocondutor de medição 641 é, para suas demais peças, fisicamente amesma fita condutora com o primeiro condutor sensor 621 iniciandona sua extremidade frontal perpendicularmente ao condutor detransmissão. Também nesse exemplo, o elemento de combinação 631está ligado entre a extremidade traseira do primeiro condutor sensore o sinal terra.

A placa de circuitos, por onde passa o caminho detransmissão, pode também naturalmente ser uma placa de circuitosmulticamadas. Neste caso, a fita condutora de transmissão, assimcomo o condutor sensor e as fitas condutoras de medição se situam,vantajosamente, dentro da placa de circuitos entre dois planosterra. Também, o condutor que liga as extremidades frontais doscondutores sensores pode estar em alguma camada intermediária. 0condutor de transmissão e os condutores sensores podem serparalelos como na Fig. 6 ou superpostos em diferentes camadas daplaca de circuitos.

A Fig. 7 mostra um exemplo das características deum acoplador direcional de acordo com a invenção. A curva 701mostra a variação do nível de sinal na porta de medição emproporção ao nível do sinal para frente, e a curva 702 mostra avariação do nível de sinal na porta de medição em proporção aonível do sinal reverso de igual nível. As curvas são medidas apartir de um acoplador direcional de acordo com as Figs. 4a-c emque o diâmetro do condutor interno é 7 mm e o diâmetro interno docondutor externo é 16 mm. 0 comprimento do primeiro condutorsensor é cerca de 5 mm e o do segundo cerca de 3 mm. A distânciados condutores sensores é de 1 mm e suas distâncias do condutor detransmissão é de 10 mm. 0 acoplador direcional é idealmentesintonizado por um potenciômetro de ajuste. A curva 701corresponde à curva 201 na Fig. 2, e a curva 702 à curva 202 naFig. 2. Assim, a diferença dos coeficientes expressa em decibéisindica o valor da diretividade. Ê demonstrado nas curvas que adiretividade é boa em uma faixa de freqüências muito grande. Amelhora relativa à técnica anterior mostrada na Fig. 2 é bastantenotável. A diretividade do acoplador direcional de acordo com ainvenção ultrapassa o valor de 2 0 dB na faixa de cerca de 0,8-2,5GHz. Por exemplo, na faixa de 1,9-2,2 GHz, a diretividade é 30 dBou melhor.

A perda de retorno na porta de entrada dosacopladores direcionais de acordo com a invenção é, na prática,independente da freqüência, contrariamente aos conhecidosacopladores direcionais. No acoplador do exemplo, a partir do qualas curvas da Fig. 7 são medidas, a perda de retorno é cerca de 15dB.

Nesta descrição e reivindicações, os prefixos"inferior" e "superior" são somente usados com propósitosilustrativos. Não têm relação com a posição de operação doacoplador direcional.Acima são descritas estruturas do acopladordirecional de acordo com a invenção. Sua forma de implementaçãopode diferir em seus detalhes da que foi descrita. 0 caminho detransmissão do acoplador direcional pode ser de qualquer tipo dasconhecidas estruturas de linha de transmissão. A idéia do inventopode ser aplicada de diferentes maneiras dentro do escopoestabelecido pela reivindicação independente 1.

Claims (12)

1. Acoplador direcional (300; 400; 600)compreendendo uma porta de entrada (Pl), uma porta de saída (P2),uma porta de medição (P3), um caminho de transmissão com umcondutor de transmissão (310; 410; 610), um sinal terra (GND; 405)e seus interespaços para conduzir um sinal a ser medido a partirda porta de entrada até a porta de saída e um primeiro condutorsensor (321; 421; 621) localizado no interespaço paralelo aocondutor de transmissão para formar um sinal de acoplamento emproporção à potência de um sinal (Sff) que se propaga no caminho detransmissão, cuja extremidade frontal do primeiro condutor sensorestá acoplada à porta de medição do acoplador direcional,caracterizado pelo fato de que no interespaço do caminho detransmissão existe ainda um segundo condutor sensor (322; 422;-622) paralelo ao condutor de transmissão, tanto o primeiro como osegundo condutores sensores sendo substancialmente mais curtos queum quarto de onda correspondente a uma freqüência de operação, asextremidades frontais dos condutores sensores estando conectadasentre si e ã porta de medição por um condutor de medição (341;-441; 641, 645), e os condutores sensores estando acoplados apartir de suas extremidades traseiras ao sinal terra e projetadose localizados de maneira que os sinais de acoplamento provocadospor um sinal reverso (Srev) são substancialmente iguais a seusníveis e com fases opostas no ponto de conexão dos condutoressensores para cancelá-los.

2. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 1, que compreende um acoplador básico baseado noacoplamento entre o primeiro condutor sensor (321; 421; 621) e ocondutor de transmissão (310; 410; 610) e um acoplador suplementarbaseado no acoplamento entre o segundo (322; 422; 622) condutorsensor e o condutor de transmissão, caracterizado pelo fato de quea diretividade do acoplador suplementar é substancialmente menorque a diretividade do acoplador básico.

3. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que seu caminho detransmissão é coaxial, em cujo condutor externo (405; 505) existeuma abertura paralela ao condutor de transmissão (410; 510) paralocalizar os referidos condutores sensores (421, 422) ao referidointerespaço.

4. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende umaplaca de circuitos (450) cobrindo a referida abertura, cuja placade circuitos compreende um plano terra conectado ao sinal terra, oprimeiro (421) e o segundo (422) condutor sensor sendo fitascondutoras na superfície inferior da placa de circuitos, ocondutor de medição (441) sendo uma fita condutora da placa decircuitos substancialmente perpendicular aos condutores sensores,e um elemento sintonizador (431) se situa na lateral da superfíciesuperior da placa de circuitos a ele fixada.

5. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 1, cujo caminho de transmissão consiste em pelomenos um plano terra (GND) e uma fita condutora (610) funcionandocomo condutor de transmissão e pertencendo a uma placa decircuitos (PCB) de um dispositivo, caracterizado pelo fato de queo primeiro (621) e o segundo (622) condutor sensor e o condutor demedição (641) são fitas condutoras que pertencem à referida placade circuitos.

6. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o plano terra sesitua na superfície inferior da referida placa de circuitos (PCB),o condutor de transmissão (610) e os referidos condutores sensoresestando na superfície superior da placa de circuitos, o primeirocondutor sensor (621) estando em um lado do condutor de transmissãoe o segundo condutor sensor (622) no outro lado do condutor detransmissão.

7. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 5, onde a referida placa de circuitos é um quadromulticamadas, caracterizado pelo fato de existirem dois planosterra, e o condutor de transmissão e os condutores sensoresestando entre esses planos terra em paralelo ou um sobre o outro.

8. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeirocondutor sensor está acoplado em sua extremidade traseira ao sinalterra por um elemento de combinação substancialmente resistivo(331; 431; 631), e o segundo condutor sensor estando acoplado emsua extremidade traseira ao sinal terra por uma impedânciarelativamente alta com parte do referido arranjo de sinais deacoplamento provocado pelos sinais reversos de fases opostas noponto de conexão dos condutores sensores.

9. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o referidoelemento de combinação é um resistor fixo, um potenciômetro deajuste ou um pino diodo.

10. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o referidoelemento de combinação compreende um resistor e uma peçacapacitiva ajustável que é um diodo de capacitância ou umcapacitor ajustável.

11. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a referidaimpedância relativamente alta significa uma extremidade traseiraaberta da linha de transmissão.

12. Acoplador direcional, de acordo com areivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a referidaimpedância relativamente alta é formada por um capacitor fixo ouajustável tendo pequena capacitância.