مبدأ العمل وتحليل تطبيق المقرنة

المقرنة هي جهاز سلبي يستخدم لنقل الإشارات بين الدوائر أو الأنظمة المختلفة. يستخدم على نطاق واسع في مجالات الترددات الراديوية والميكروويف. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في ربط نسبة معينة من الطاقة من خط النقل الرئيسي إلى الخط الثانوي لتحقيق توزيع الإشارة أو المراقبة أو التغذية المرتدة.

كيف يعمل المقرن

تتكون أدوات التوصيل عادةً من خطوط نقل أو هياكل دليل موجي، والتي تنقل جزءًا من طاقة الإشارة في الخط الرئيسي إلى منفذ التوصيل من خلال تأثير اقتران المجالات الكهرومغناطيسية. لن تؤثر عملية الاقتران هذه بشكل كبير على نقل إشارة الخط الرئيسي، مما يضمن التشغيل الطبيعي للنظام.

الأنواع الرئيسية من المقرنات

قارنة التوصيل الاتجاهية: تحتوي على أربعة منافذ ويمكنها ربط جزء من إشارة الإدخال بشكل مباشر بمنفذ إخراج محدد لمراقبة الإشارة والتحكم في ردود الفعل.

مقسم الطاقة: يوزع إشارات الإدخال إلى منافذ إخراج متعددة بنسب متساوية، وغالبًا ما يستخدم في صفائف الهوائي والأنظمة متعددة القنوات.

المقرنة الهجينة: يمكنها تقسيم إشارة الدخل إلى إشارات خرج متعددة ذات سعة متساوية ولكن مراحل مختلفة. يستخدم على نطاق واسع في محولات الطور ومكبرات الصوت المتوازنة.

المعلمات الرئيسية للمقرنة

عامل الاقتران: يشير إلى نسبة طاقة الإشارة التي يستقبلها منفذ الاقتران إلى طاقة الإدخال، ويتم التعبير عنها عادةً بالديسيبل (ديسيبل).

العزل: يقيس درجة عزل الإشارة بين المنافذ غير المستخدمة. كلما زادت العزلة، قل التداخل بين المنافذ.

فقدان الإدراج: يشير إلى فقدان الطاقة عندما تمر الإشارة عبر قارنة التوصيل. كلما انخفضت خسارة الإدراج، زادت كفاءة إرسال الإشارة.

نسبة الموجة الدائمة (VSWR): تعكس مطابقة المعاوقة لمنفذ التوصيل. كلما اقترب VSWR من 1، كان أداء المطابقة أفضل.

مجالات تطبيق المقرنات

مراقبة الإشارة: في أنظمة الترددات الراديوية، يتم استخدام المقرنات لاستخراج جزء من الإشارة للمراقبة والقياس دون التأثير على إرسال الإشارة الرئيسية.

توزيع الطاقة: في مصفوفة الهوائي، تُستخدم المقرنات لتوزيع الإشارات بالتساوي على عناصر الهوائي الفردية لتحقيق تكوين الشعاع والتحكم في الاتجاه.

التحكم في ردود الفعل: في دوائر مكبر الصوت، يتم استخدام المقرنات لاستخراج جزء من إشارة الخرج وإعادتها إلى الإدخال لتثبيت الكسب وتحسين الخطية.

تركيب الإشارة: في أنظمة الاتصالات، يمكن استخدام المقرنات لتجميع إشارات متعددة في إشارة واحدة لسهولة النقل والمعالجة.

أحدث التقدم التكنولوجي

مع التطور السريع لتكنولوجيا الاتصالات، تتزايد باستمرار متطلبات أداء المقرنات من حيث التردد العالي والطاقة العالية وعرض النطاق الترددي الواسع. في السنوات الأخيرة، استمرت منتجات المقرنة القائمة على مواد جديدة وعمليات جديدة في الظهور، مع انخفاض فقدان الإدخال، وعزل أعلى ونطاق تردد تشغيل أوسع، مما يلبي احتياجات اتصالات 5G وأنظمة الرادار والاتصالات عبر الأقمار الصناعية وغيرها من المجالات.

ختاماً

باعتبارها مكونًا رئيسيًا في أنظمة الترددات اللاسلكية والميكروويف، تلعب المقرنات دورًا مهمًا في نقل الإشارات وتوزيعها ومراقبتها. سيساعد فهم مبدأ العمل والنوع والمعلمات الرئيسية ومجالات التطبيق على اختيار قارنة التوصيل المناسبة وتحسين أداء النظام في المشاريع الفعلية.