¿Cómo funciona un acoplador direccional de medidor de swr?

Un medidor SWR en realidad no mide la potencia "directa" y "reflejada" directamente, sino que mide la relación de fase entre el voltaje y la corriente en la línea. En la posición "adelante", muestra el componente de fase adelantada de la corriente, y en la posición "reversa", muestra el componente de fase atrasada. Es el valor relativo de estas dos medidas lo que representa la ROE.

Otra forma de verlo es pensar en un codificador de cuadratura utilizado para detectar movimiento físico. En una línea de transmisión con una carga adaptada, la corriente en la dirección de la fuente a la carga alcanza un pico de 90° antes que el voltaje. Si la energía fluye en la otra dirección, esta relación se invierte, lo que permite que el medidor distinga los dos, al igual que el codificador de cuadratura puede detectar la dirección del movimiento.

No sé si es común, pero a diferencia de la respuesta de Dave Tweed, al menos según Wikipedia, algunos medidores SWR se construyen con acopladores direccionales, tal como dices.

Antes de comenzar, no estoy seguro de si tienes una ligera idea errónea sobre lo que está pasando:

¿Cómo se separan las ondas directa y reflejada de la onda estacionaria en el alimentador?

Las ondas directa y reflejada no son distintas de la onda estacionaria. La "onda estacionaria" es exactamente lo que observamos cuando tenemos una onda que viaja hacia adelante y una onda que viaja hacia atrás superpuestas entre sí.

Ahora, para beneficio de los futuros lectores, ¿cuál es la relación de onda estacionaria o SWR? Es básicamente la relación entre la amplitud máxima y la amplitud mínima a medida que mueve una sonda a lo largo de una línea de transmisión. esta dado por

$VSWR = V_{max} / V_{min}$

Las amplitudes de voltaje máxima y mínima ocurren cuando las ondas directa e inversa interfieren entre sí de manera constructiva o destructiva.

$V_{max} = V_f + V_r$y$V_{min} = V_f - V_r$.

Entonces

$VSWR = (V_f + V_r) / (V_f - V_r)$,

o, para acercarnos a nuestra fórmula habitual para calcular el VSWR:

$VSWR = \frac{1 + V_r / V_f}{1 - V_r / V_f}$.

Entonces, ¿cómo podemos extraer las ondas separadas para compararlas? El acoplador direccional es en realidad conceptualmente muy simple. Si colocamos dos guías de ondas o líneas microstrip (o trazos de PCB) que transportan señales de rf lo suficientemente cerca una de la otra, parte de la onda evanescente en la dirección transversal (ortogonal a la línea) se superpondrá con el modo de propagación de la otra línea, y así parte de la potencia se transferirá de la señal principal a una señal que viaja en paralelo en la "línea acoplada".

( Imagen CC de SpinningSpark en Wikipedia)

Desafortunadamente, expresar esto matemáticamente en realidad requiere resolver el problema del campo electromagnético transversal 2-d para la estructura de la línea de transmisión, lo que ni siquiera se puede hacer analíticamente para muchas estructuras importantes (como la línea microstrip).

La mayor parte de la energía simplemente continuará propagándose en la misma dirección general en la que lo había hecho, de modo que, naturalmente, la onda que viaja hacia adelante se acopla solo a uno de los puertos de salida, y la onda que viaja hacia atrás se acopla al otro. Por supuesto, también hay algunos reflejos que ocurren en las discontinuidades de esta estructura, por lo que el acoplador direccional no puede tener una directividad perfecta .

Además, si busca acopladores direccionales en Wikipedia, verá que hay muchos otros tipos además del más simple que he mostrado aquí, y varios trucos para permitir que el acoplador de línea acoplada funcione en más de una pequeña banda de frecuencia.

Me metí en un lío tratando de hacer esto en los comentarios, así que esto es lo que pretendía decir.

Gracias ThePhoton y DaveTweed. Usted dio respuestas parciales a mi pregunta, lo suficiente como para enviarme a una búsqueda más informada en Internet, donde encontré tres sitios web, que se enumeran a continuación, que me acercaron a una comprensión completa de lo que sucede. Cuando los haya digerido, lo escribiré todo y lo publicaré aquí.

Una vista interior de los vatímetros direccionales por Warren B. Bruene http://kambing.ui.ac.id/onnopurbo/orari-diklat/teknik/arrl/using-equipment/5904024.pdf

Un medidor moderno de potencia direccional/SWR por Bill Kaune W7IEQ http://www.arrl.org/files/file/Product%20Notes/2012%20Handbook/KAUNE.pdf

Zo: líneas de transmisión, reflejos y terminación http://web.cecs.pdx.edu/~greenwd/xmsnLine_notes.pdf