Welche Angaben sind für die Auswahl eines 180°-Hybridkopplers erforderlich?
Zuerst werden Summen-, Differenz- und Kollinearports eindeutig zugeordnet; danach werden Amplitudenbalance, Abweichung von 180°, Isolation, Rückflussdämpfung, Zusatzverlust und Leistung über das gesamte Band bei korrekt abgeschlossenen unbenutzten Ports verglichen. Ein 180°-Hybrid ist ein reziprokes Vierportnetzwerk. Eine Anregung am Summenport erzeugt zwei gleich große, gleichphasige Signale, am Differenzport zwei Signale mit nominell 180° Abstand; umgekehrt entstehen Vektorsumme und -differenz zweier Eingänge. Portbezeichnungen unterscheiden sich zwischen Zeichnungen, weshalb Blockschaltbild und S-Parameter-Referenzebenen zur Auswahl gehören. Ein Dreipor-Balun kann differentielle Ausgänge liefern, besitzt jedoch nicht den isolierten vierten Port des Hybrids.
Vektorfunktion und Portbelegung zuerst festlegen
Zu klären ist, ob eine Quelle geteilt, zwei Verstärker kombiniert, Summen- und Differenzkanäle gebildet, ein symmetrischer Mischer gespeist oder ein Gleichtaktanteil unterdrückt wird. Physische Anschlüsse für Σ, Δ und beide Kollineararme, Polarität, Impedanz, Signalrichtung und Referenzebene werden dokumentiert. Im Kombinierbetrieb addieren sich gleichphasige Eingänge an Σ und löschen sich an Δ; bei Gegenphase ist es umgekehrt. Amplituden- oder Phasenfehler verteilen Leistung auf beide Ergebnisports. Der isolierte Abschluss ist deshalb für reale Fehlanpassungs- und Unsymmetrieleistung auszulegen und nicht als ungenutzte Buchse zu behandeln.
Balance, Isolation und Bandbreite gemeinsam bewerten
Amplitudenungleichheit und Phasenabweichung vom idealen 180°-Wert werden über das Nutzband betrachtet, nicht nur bei der Mittenfrequenz. Hinzu kommen Rückflussdämpfung aller Ports, Isolation der Kollineararme, Einfüge- oder Zusatzverlust und bei empfindlicher Auslöschung die Phasen- oder Laufzeitnachführung. Rat-Race-Strukturen sind in ihrem Auslegungsband zweckmäßig, aber häufig schmalbandiger als mehrstufige gekoppelte Leitungen oder Magic-T-Schaltungen. Steckverbinder, Leiterplattenübergänge, Gehäusemoden und Abschlussgüte können das Messergebnis bestimmen. Für hohe Leistung werden Spitzen- und Mittelwert, Stehwelle, Wärmeweg, Verlust im isolierten Abschluss und Fehlanpassung geprüft.
Das vollständige Vierportnetz an Projekt-Referenzebenen prüfen
Wenn möglich wird ein kalibrierter Vierport-S-Parametersatz gemessen. Andernfalls liegen alle nicht gemessenen Ports an nachgewiesenen 50-Ohm-Abschlüssen, und die Kabelphase bleibt bei Umschaltungen erhalten. Fixtures werden bis zu den vereinbarten Ebenen herausgerechnet, die Phase konsistent entrollt und die Balance aus den beiden relevanten Übertragungswegen berechnet. Isolation und Anpassung werden mit dem vorgesehenen Abschluss sowie bei Temperatur und Leistung wiederholt. Im Kombiniertest werden definierte Amplituden- und Phasenfehler eingespeist und die Verlustleistung am Gegenport kontrolliert. Ein Bauteil ist abzulehnen, wenn 180° nur an einem Punkt gelten, die Portkarte unklar ist oder der Abschluss die Unsymmetrie nicht verträgt.
- Zuordnung von Σ, Δ und Kollinearports samt Richtung und Referenzebenen
- Nutzband und geforderte Gleich- oder Gegenphasenfunktion
- Amplitudenungleichheit und Phasenfehler über das vollständige Band
- Isolation, Anpassung, Einfüge- oder Zusatzverlust und Laufzeitnachführung
- Spitzen- und Mittelleistung, Fehlanpassung, Wärmeweg und Abschlussleistung
- Vierportmessung, Abschlüsse, Fixture-Deembedding und Grenzwerte
Abgrenzung der Kategorie
Die Kategorie umfasst reziproke Vierport-180°-Hybride als Rat-Race-, Magic-T- oder gekoppelte Leitungsstruktur für gleich- oder gegenphasige Teilung und Summen-/Differenzkombination. Dreipor-Baluns und Transformatoren, 90°-Hybride, Wilkinson-Teiler, ungleiche Richtkoppler und Widerstandsteiler besitzen andere Phasen-, Isolations- und Abschlussbedingungen und werden getrennt ausgewählt.