Directional couplerって何ですか？

質問

http://imagepot.net/view/121993030942.jpg

上図にあるDirectional couplerって何をしているのでしょうか？
一つの素子の中に2つの回路が入って何も相互作用をしていないように見えるのですが、どういう機能を持っているのかを教えて下さい。

それと出来ればRF amplifierが何かについても教えて下さい。
これって単に振幅を増幅しているだけではないのでしょうか？

お願い致します。

回答No.2

candle2007 · ベストアンサー

お礼欄への書き込みを見落としていて申し訳ありません。

わたしの引用したURLは、おっしゃる通り、”検出器のGND処理”が明確に記されていませんね。
補足しますと、この検出器（小さいL字型の信号経路・・・P3 & P4）の他端はGNDに接続されています。
このように見れば、質問者さんが提示された[Directional Coupler]と同じ構造になるのではないでしょうか？

ただし、わたしのURLには単方向性と双方向性の結合器が掲示されていますが、質問者さんのURLはこのうちの単方向性結合器に該当します。
単方向性結合器は反射量を測定することはできません。
多分この回路は、整合性を観測するためのもの（双方向性結合器）ではなく、波形歪や電力が入っていることだけを観測する目的で使用するものだと思います。
（申し遅れましたが、この検出信号を電力制御：ALC(Automatic Level Cintrol)として利用する回路もあります。（携帯電話など））

たしかに、ここに[RF in]と表記するのはつじつまが合わない気がします。
しかし、もし信号入力（高周波電力）だとすると、Directional Couplerの結合度は極めて低いものですから、本線電力に与える影響は微々たるものにしかならないでしょう。

[Cryogenic amplifier]はわたしは冷却器付のアンプと解釈しました。
しかし、より大電力を扱う後段のRF Ampに冷却器がなく、中間段のアンプに冷却が必要な理由が、わたしにもわかりません。

どういう目的に使用されるアンプなのか、がわかればもう少し前向きなご回答ができるかもわかりません。

大変失礼しました。

回答No.1

candle2007

[Directional coupler]は、日本語で「方向性結合器」といいます。
単なる”結合”なら、方向を問わない結合ですが、この場合は進行方向の電力のみを検出する必要があるので、「方向性結合器」が必要となるのです。

この図では右側の[RF]と書いてあるところから、左側の45dBアンプに向かって信号が送り込まれます。
（一般には信号経路は左から右に向かって書くのですが、この図は右から左・・・珍しいですね。初めて見ました(^_^;)）

ところが、アンプの入力インピーダンスは、必ずしも50Ωとは限らないので、必ず”反射”が起きます。
すなわち、[RF]と45dBアンプとの間には、”有効な進行波”と”無効な反射波”が存在します。
実際に役に立つのは”進行波”だけですから、進行波と反射波を区別して検出する必要があります。
ここで「方向性結合器」の出番となるのです。
方向性結合器の原理については下記URLをご参照ください。
http://homepage3.nifty.com/tsato/terms/directional-coupler.html

この説明を読まれるとおわかりのように、ご提示のURLでは、完全な方向性結合器の半分、すなわち、進行波だけしか検出できない構造となっています。
しかし、これでも[RF in]と書いてあるところをスペアナやオシロに接続すれば、”送り込まれる電力の大きさ”や”波形の歪”などを測定・観察することができます。
（[RF in]とは、「測定器への入力」の意味です）

蛇足ですが、わたしの掲示した本格的な方向性結合器を使えば、RFと45dBアンプとの間の「整合状態」を測定することができます。
（この増幅系ではそこまでやらなくてもよい、ということでしょう）

[RF amplifier]は「高周波増幅器」です。
[40dB]と書いてありますから、45dBアンプの出力を、更に100倍増幅する能力があるものと思われます。

参考URL：

http://homepage3.nifty.com/tsato/terms/directional-coupler.html

お礼

やはり気になっていることなのですが、教えて下さったURLでは進行波を横に分けて検出するような形で書かれていますが、これってシグナルラインとは別にグラウンドを持っていますし、RF inのところに書かれているのって交流電源ではないのでしょうか？何か教えて下さったURLの説明ではつじつまが合わない気がするのですが・・・

それとCryogenic amplifierの役割は何なのでしょうか？RF amplifierとは分けてシグナルを増幅するのには何か意味があるのでしょうか？
Cryogenic ということは「低温」ということだと思うのですが、低温であることに意味はあるのでしょうか？
よろしくお願い致します。