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1、无源器件定向耦合器1.定向耦合器的基本原理定向耦合器的基本原理1.1定义：从射频通路中通过耦合将一部分信号取出的无源器件称作耦合器。1.2端口：耦合器包括输入、输出和耦合端口（隔离端口接匹配负载）。输入端口至输出端口的支路称通路；输入端口至耦合端口的支路称耦合支路。1.3定向性耦合器是一个四端口网络（如下图），1-4和2-3为两根传输线，线间有一定的耦合机构。当电磁波由1端口输入时，除了一部分能量直接由4端口输出外，同时还有一部分能量耦合到23通道中，由2或3端口输出。从端口3输出而端口2无输出时，称为“同向定向耦合器”；从端口2输出而端口3无输出时，称为“反向定向耦合器”。1.定向耦合器的基
2、本原理定向耦合器的基本原理1.定向耦合器的基本原理定向耦合器的基本原理1.4目前，我们经常使用的800-2500MHz耦合器（包括微带和腔体）都是反向定向耦合器。2.2.定向耦合器的分类定向耦合器的分类 2.1定向耦合器类型很多，可以从不同角度分类，除了上面按传输方向分为同向和反向定向耦合器外，还可以按传输线类型分类（如：波导，同轴线，带状线等）；按耦合方式分类（如：单孔耦合，多孔耦合，连续耦合，支线耦合，波导接头耦合，环耦合等）；按输出相位分类（如：90度定向耦合器，180度定向耦合器等）。2.2我们目前使用的定向耦合器属于反向，带状线，连续耦合，90度定向耦合器。3.耦合器的指标及含义耦合
3、器的指标及含义3.1耦合度 Coupling ralue 耦合支路与通路信号强度的差值。耦合度C-10log（Pcoup/Pin）3.2电压驻波比 VSWR耦合器的两个端口与标称阻抗负载相连接，另一端口与无损耗传输线相连接并当作其负载时，该传输线中驻波电压的最大值与最小值之比。3.3方向性 Directional coupler directivity耦合端口与隔离端口信号强度的差值。方向性越大说明输入端口与隔离端口的隔离越好。方向性D10log（Pcoup/Piso）隔离度IDC10log（Pin/Piso）3.耦合器的指标及含义耦合器的指标及含义3.4分配损耗（分配比）的计算分配损耗是由于
4、耦合器支路耦合出一部分信号后，通路输出信号的理论大小。不包括实际上的传输损耗。例如：一个5dB耦合器，输入信号为1mw。由C5dB-10log（Pcoup/Pin），算出Pcoup为0.316mw，（Pcoup为耦合支路输出的信号大小）。则通路剩余的信号大小为1-0.3160.684mw，再用dB表示为Pout-10log（0.684/1）1.65dB，即为分配损耗。而实际的插入损耗为分配损耗加上传输损耗。3.耦合器的指标及含义耦合器的指标及含义3.4腔体耦合器性能要求 3.耦合器的指标及含义耦合器的指标及含义3.5微带耦合器性能指标 4.4.耦合器的测试方法耦合器的测试方法 4.4.耦合器的
5、测试方法耦合器的测试方法4.1测检查外观及包装：4.1.1物的本体的喷漆层不能有破损，不能露出下面的基材；表面无损伤、变形、污渍；使用螺丝的螺柱不能断裂；表示频率段的标签粘贴正确。4.1.2包装不应破损，表示物料名称的标签清晰正确。 4.4.耦合器的测试方法耦合器的测试方法4.2.1输入端驻波和耦合度测量步骤和方法按下图所示连接设备；网络分析仪开机预热半小时后，对仪器校准。备好测试所需连接器和匹配负载（测试系统的电缆、接头等驻波要好）；网络分析仪为已校准状态，在网络分析仪上读出所测频率点的输入端口回波损耗（驻波）和输入/耦合端口耦合度，其参数应满足相应的技术指标要求。S11:输入端回波损耗（驻
6、波）；S21：耦合度。4.4.耦合器的测试方法耦合器的测试方法4.4.耦合器的测试方法耦合器的测试方法4.2.2 耦合端驻波和输出端与隔离度测量步骤和方法按下图所示连接设备；网络分析仪开机预热半小时后，对仪器校准。备好测试所需连接器和匹配负载（测试系统的电缆、接头等驻波要好）；按照耦合器技术规格设置测试频点；按下图所示连接仪器与被测件，在网络分析仪上读出所测频率点的端口回波损耗（驻波）和耦合度，其参数应满足相应的技术指标要求。S11:耦合端回波损耗（驻波）；S21：隔离度。4.4.耦合器的测试方法耦合器的测试方法4.4.耦合器的测试方法耦合器的测试方法4.2.3 耦合器输入/输出插入损耗测量步
7、骤和方法按下图所示连接设备；网络分析仪开机预热半小时后，对仪器校准。备好测试所需连接器和匹配负载（测试系统的电缆、接头等驻波要好）；在网络分析仪上读出所测频率点的端口回波损耗（驻波）和耦合度，其参数应满足相应的技术指标要求。S21:输入/输出传输损耗。S22：直通输出端回波损耗。4.4.耦合器的测试方法耦合器的测试方法5 5耦合器常见问题及解决方法耦合器常见问题及解决方法5.1若端口驻波比偏大，先检查一下装配是否完好，耦合腔盖板是否压紧。5.2若没有驻波，一般可能是电阻负载没有装，或焊接短路。5.3对于微带耦合器，一般在耦合偏强的时候，驻波比同时会变大，这时把第一节割一下，使耦合减弱一点就可以
8、了，相反在第一节处贴一点，就可以了。5.4 对于微带耦合器，若方向性不能达标，一般的情况在原拐角补偿处加一点或割一点就可以。5.5 对于腔体耦合器，一般在耦合度偏离指标较大时，驻波也会随之变大，调整两耦合杆间距即可得到改善。5.6 对于腔体耦合器，若方向性不能达标，可以改变支撑介质尺寸或增减数量来调节。无源器件功分器1.1.功分器的基本原理功分器的基本原理 在射频、微波工程应用中，常常需要把功率信号按照一定的比例分配到支路当中去，功分器就是用于实现这种功能的无源器件。一般只有一个输入端口，有两个或两个以上的输出端口。功分器基本要求是：输入功率按照一定的比例分配，各输出口之间相互隔离（腔体功分器
9、无隔离要求），以及各输入输出口必须匹配。将两路或多路功率信号合并到单个通路上去的无源器件称为合路器，包括两个或多个输入端口，一个输出端口。可以把合路器看作是功分器的逆运用。2.2.功功分器的分类分器的分类 2.1按照分配的支路个数可以分为：二功分器、三功分器、四功分器等；2.2按照分配比例可以分为：等分的和不等分的；2.3按照频率范围可以分为：宽带的和窄带的；2.4还可以根据其它方式划分：如带隔离的，不带隔离的等。2.2.功功分器的分类分器的分类目前，我们使用的都是等分功分器，频率范围800-2500MHz。常简单划分为微带的和腔体的两种形式。用于工程上的微带功分器一般带隔离电阻，所以输出口互
10、相隔离，功率容量较小，为50W。特点是结构简单，容易生产，造价较低。另一种是同轴腔体功分器，特点是插损小，功率容量大，但是输出端口没有隔离，常用于分配功率信号至多个发射天线。2.2.功功分器的分类分器的分类3.3.功器的技术指标及含义功器的技术指标及含义3.1幅度平衡Amplitude Balance等分功分器定义为各端口插入损耗的差值，用dB表示。3.2插入损耗 insertion loss发射机输出功率和接收机输入功率通过功分器引起的传输损耗。3.3电压驻波比 VSWR功分器（合路器）的两个端口与标称阻抗负载相连接，另一端口与无损耗传输线相连接并当作其负载时，该传输线中驻波电压的最大值与最
11、小值之比。3.4隔离度 Isolation功分器的一个输出端口对于其它输出端口的隔离程度。3.3.功器的技术指标及含义功器的技术指标及含义3.5微带功分器技术指标3.3.功器的技术指标及含义功器的技术指标及含义3.6腔体功分器技术指标 4.功分器的测试方法功分器的测试方法 各项指标测试方法与耦合器测试方法相同。 5.5.常见问题及解决方法常见问题及解决方法 5.1如果端口驻波较大或没有驻波，检查一下接头是否装好，焊接有没有短路，焊点是否符合要求。必要时，可以切割微带线或贴铜箔来调整。5.2如果插入损耗起伏较大，检查螺钉是否装好，是否保证电路板接地良好。5.3如果隔离度不满足要求，检查电阻值是否
12、正确，可以适当改变焊接位置进行调整。无源器件3dB电桥13dB电桥的基本原理电桥的基本原理 3dB电桥是一种四端口网络，包括两个输入端口和两个输出端口，用作合路器时，其中一个输出端口接匹配负载。一般的3dB电桥采用分支线结构，它由两根平行传输线组成，通过一些分支线实现耦合。在中心频率上，分支线的长度及其间的间隔都是四分之一波长。分支线定向耦合器可以是微带线、同轴线、波导等，微带线形式在结构和加工方面都比同轴和波导简单的多，所以得到较多的应用。目前用于室内分布系统的3dB电桥多为微带线结构，而且依据具体的应用频段进行设计，也有800-2500MHz宽带电桥。13dB电桥的基本原理电桥的基本原理如
13、下图所示：当信号由1端口输入时，由3、4端口平均分配输出，2端口没有信号输出；当信号由2端口输入时，由3、4端口平均分配输出，1端口没有信号输出。当有两路信号分别由1、2输入，并且3或4端口其中之一接负载，这样就实现了合路器的功能。2. 3dB电桥的技术指标电桥的技术指标 其技术指标定义与耦合器相同。 33dB电桥的测试方法电桥的测试方法各项指标测试方法与耦合器测试方法相同。 4常见问题及解决方法常见问题及解决方法4.1如果端口驻波较大或没有驻波，检查一下接头是否装好，焊接有没有短路，焊点是否符合要求。必要时，可以切割微带线或贴铜箔来调整。4.2如果耦合度起伏较大，检查螺钉是否装好，是否保证电路板接地良好。 谢谢 作者：李卓
