四 功分器定向耦合器和
功分器、定向耦合器及应用简介
功分器必须满足以下要求： ①输出端口2、3的功率比可以相等，也 2 2 k k 可以为任意值，例如P3= P2， 是端口2、 3的功分比。 ②输出端口的电压相等，当功率从端口1 输入时，只有V2=V3，才能保证在隔离电 阻R上无压降。由于隔离电阻R的存在， 才使得3个端口能同时实现阻抗匹配，端 口2、3也才彼此隔离。 ③端口1无反射。
集总参数分支线定向耦合器如图2.10— 2.13所示，虽然耦合元件有所不同，但都 适合在MF—HF频段作为窄带90º 混合电 路使用。 Maxwell电桥 在MF—HF频段，最好的90º 混合电路 是如图2.13所示Maxwell电桥，具有特别 宽的带宽。
2.6 平行耦合线定向耦合器
与分支线定向耦合器相比，平行耦合 线定向耦合器有更宽的带宽。最常用的 平行耦合线定向耦合器是TEM模单节反 向（Backward-Wave）定向耦合器。图 2.14为单节反向定向耦合器的结构图。由 图看出，平行耦合线定向耦合器是由两 个等宽平行耦合带线构成，最大耦合发 生在耦合线长度为λ /4的区段内（λ为导 波波长）。
Wilkinson功分器也可以作为功率合成器使用。 当端口2、3输入等辐同相信号，则合成信号由 端口1输出。假定只在端口2（或端口3）输入 功率，那么只有一半功率由端口1输出，另一 半输入功率损耗在隔离电阻R中。 把Wilkinson功分器级联，可以进一步展宽它 的带宽。 对图1.3所示2级联功分器，在倍频程带宽内， 在端口1，VSWR≤1.1，在端口2、3， VSWR≤1.01，端口2、3之间的最小隔离度为 27.3dB。
图2.42.4.4 由环形来自向耦合器构成的宽 带不等功分器
图2.5
2.4.4.1 环形不等功分器的 工程设计
2.5 分支线定向耦合器（Branch Coupler）
微波工程-第7章功率分配器与定向耦合器
对称定向耦合器（7.5，7.6）
1 1 1
S13 S 23 S14 S 24 0 S12 S 23 S14 S 34 0 S14 S13 S 24 S 23 0
反对称定向耦合器（7.8）
* 耦合传输线型理想定向耦合器的三种类型——正向、反向和
定向耦合器等效成四端口网络
S11 S 21 S S31 S 41 S12 S 22 S32 S 42 S13 S 23 S33 S 43 S14 S 24 ——16x2个自由度 S34 S 44
微波工程基础 第七章 功率分配器和定向耦合器 理想定向耦合器的散射参数
微波工程基础 第七章 功率分配器和定向耦合器 各端口都匹配的无耗非互易三端口网络——环形器
网络是匹配的 网络是无耗的
2
三端口网络（T型结）
任意三端口网络的散射参数——9x2个自由度（参数）
S11 S S 21 S31 S12 S 22 S32 S13 S 23 ——9x2个自由度（参数） S33
Wilkinson等分功率分配器，奇偶模分析法
S12 (S13)
e 偶模 V1 jV0 2
求Z,r
S11=0 可算出 Z 2 Z 0
V2e V0
S22 0
S12 (S13)
r 2 ？:保证奇模S22为0
奇偶模分析法 思想？
要点：1、偶+奇=单端口分析 2、所有端口加匹配负载 2、支路串联结构
S13 S 31 S 22 0
2 2 2
S11 0
S 22 0
S 33 0
——6x2个自由度
功分器定向耦合器和混合环
上述性质的证明：
（1）若元件是互易的，则有ST=S，散射矩阵变成[S]1
⎡S11
[S]1 = ⎢⎢S12
⎢⎣ S13
S12 S13 ⎤
S 22
S
23
⎥ ⎥
S23 S33 ⎥⎦
⎡0
[S]2 = ⎢⎢S12
S12 S13 ⎤
0
S
23
⎥ ⎥
⎢⎣ S13 S23 0 ⎥⎦
（2）若所有的端口均匹配，则有S11=S22=S33=0，散射矩阵变成[S]2
= 10 lg k2
♠确定耦合线尺寸的方法
第一步：根据中心频率f0时的耦合度C求出耦合系数k
C (dB) −
k = 10 20
第二步：由k的值及其定义式 k = Zoe − Z oo 可得 Z oe + Z oo
1+ k Z oe = Z o 1 − k
1− k Z oo = Z o 1 + k
第三步：由Zoe和Zoo的值，可以确定耦合线的尺寸。 这是计算平行耦合定向耦合器结构尺寸的基本公式。
图3-2 耦合器的结构
3、技术指标： 耦合度、定向性系数、隔离度、输入驻波比、频带宽度
图3-3 定向耦合器的原理图 主传输线(1)(2)，副传输线(3)(4): (1)端口为输入端、 (2)端口为直通端、(3)端口为耦合端、(4)端口为隔离端
♣耦合度C（或过渡衰减）：定义为输入端的输入功率P1与耦 合输出端的输出功率P3之比，通常用分贝表示，即
（3）若元件无耗，则由能量守恒知满足
S+S=1S，12 即2 + S13 2 = 1 S12 2 + S23 2 = 1 （a）
S13 2 + S23 2 = 1
四. 功分器、定向耦合器和.
互易： Sij S ji
无耗： S S 1
T*
0 S S12 S13
S12 0 S 23
S13 S 23 0
S12 S13 1 S12 S 23 1 S13 S 23 1
2 2 2 2
2
2
S 23* S13 0 S12* S 23 0 S12* S13 0
端口 1
P2 Z0/3
＋ ＋
Z0
从分支点向有Z0/3电阻看入的阻抗
Z 4 Z ' Z0 0 Z0 3 3
P1 Z0
＋
Z0/3
V2 Z0/3 －
＋
V1
－
V0
－
在接头处看向另两个支路的阻抗
Z '' Z' 2 Z0 2 3
Zin
V3
－
端口 3
Z0 P3
端口匹配：由对称性，3个端口都匹配
三端口网络
三端口网络不可能同时满足无耗、互易、所有端口匹配的条件。
证明：采用反证法，假设三端口网络的所有端口匹配、互易，网络无耗。
S11 S S 21 S31
S12 S 22 S32
S13 S 23 S33
匹配： S11 S22 S33 0
2 2
S31* S32 0 S12* S13 0 S 21* S 23 0
无耗
S12 S32 1 S13 S 23 1
2 2
2
2
（1） S12 S23 S31 0
（ 2）
S21 S32 S13 0
S13 S32 S21 1
使用定向耦合器注意事项及定向耦合器的用途
使用定向耦合器注意事项及定向耦合器的用途
使用定向耦合器注意事项及定向耦合器的用途
定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和
混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测
试等。
主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。
用来分配或合成微波信号功率并具有定向耦合特性的微波元件。
它是在主、副两根传输线(简称主、副线)之间设置适当的耦合结构组成的。
定向耦合器
采用同轴线、带状线、微带线、金属波导或介质波导等各种型式。
耦合结构
有耦合孔、耦合分支线和连续结构耦合等型式。
什幺叫“定向耦合器”？
耦合器的主要功能就是主线中传输的功率通过多种途径耦合到副线,并互
相干涉而在副线中只沿一个方向传输。
目前，主要有两种类型的定向耦合器：具有一个耦合端口和一个端接端口的标准定向耦合器；以及具有正向和反向耦合端口的双定向耦合器。
此外，。
室分常见器件介绍
四、衰减器
＝30－24
＝6dB
POUT_4 POUT_3 POUT_2 POUT_1
B. 插入损耗
该指标也称直通损耗，指的是信号功率通过功分器后输出的功率 和原输入信号相比所减小的量再减去分配损耗的实际值。插入损 耗是由于器件焊接、传输、连接所产生的损耗，由于不同厂商器 件设计及工艺差异造成该值存在一定差距。
四、电桥
（一）、概念 电桥是四端口网络，有两个输入和输出端口，输入端口之间和输出
端口之间均存在相互隔离。 电桥可以将两路信号合成一路信号，也可以将一路信号分成大小相
同的两路信号。因电桥可以合成同频信号，所以也叫同频合路器。电桥 的输入输出是相互对称的。 注：这里的电桥指无源3dB电桥。
（二）、主要技术指标 1、频带宽度
室分常见器件介绍
一、概 述 二、功分器 三、耦合器 四、电 桥 五、衰减器 六、负 载 七、干放
目录
一、概 述
在通信设备和信号覆盖中都会用到一些 无源器件，用于信号的分配、合成以及提取 等。
常见的有功分器、耦合器、电桥、衰减 器、负载、滤波器等。本文主要对这些常见 的无源器件做简单介绍。
二、功分器
（一）、概念 功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号分成两路或多路，输
出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号合成一路输出，此 时可也称为合路器。
1. 功分器的分类
A. 按结构划分 ① 微带功分器 ② 腔体功分器 B. 按分支数 ① 二功分器 ② 三功分器 ③ 四功分器
2. 功分器的主要技术指标
1. 耦合器的分类
A. 按结构划分 ① 微带耦合器 ② 腔体耦合器
B. 按耦合度划分 ６dB 、10dB 、 15dB 、 20dB、 25dB 、 30dB 、 40dB C. 按是否具有方向性
射频实施技术-功率分配器和定向耦合器
微波炉工作原理（磁控管）
磁控管是在同轴放射状的电场加上与其成直角的磁场，并 由它来控制电子发射的电子管。我公司管系连续波磁控管 （固定频率、包装式磁钢、探头输出）。
我司磁控管的铭牌如下图：
图中以流水号最后六位数来分辨磁控管 的性质：如果在“—”前的三位数与后面 三位数相等的话为普通高功率磁控管， 如果两三位数数值相差2，侧为EMC 磁控管。
微波炉工作原理（微波发生系统）
微波炉的微波发生部分如下图所示
高压整流电路电路工作原理为，220伏电网电源经过变压器升压，输 出约2000伏左右的交流高压。高压绕组在正半周时，二极管D导通对 电容器C充电，电容器被充到电压的峰值。当高压绕组电压为负半周 时，二极管D截止，磁控管导通。电容器C上正半周所充的电与绕组 电压正相串联，获得2倍高压，即4000伏左右的直流高压，加在磁控 管的阳极与阴极之间射。频实施技术-功率分配器和定向耦合器
射频实施技术-功率分配器和定向耦合器
微波炉工作原理（磁控管）
工作原理：
在磁控管外侧阳极内壁上，沿着圆周 有偶数谐振腔。在这谐振腔内产生的 微波电场，与从位于中央部位的阴极 发射出来的电子进行能量交换，并由 此产生微波。
射频实施技术-功率分配器和定向耦合器
相关标准培训
引用标准：
IEC60335-1：2001 （家用电器通用标准） IEC60335-2-25：1996 （微波炉特殊要求） IEC60335-2-25：2002 （微波炉特殊要求） IEC60335-2-6：2002 （电热器具特殊要求） IEC60335-2-9：2002 （电热器具特殊要求） UL 923 （美国UL微波炉标准） CAN/CSA C22.2-No. 150-M89 （加拿大微波炉标准）
微波技术基础讲义7—功率分配器和定向耦合器
Z0 3 V1 V V2 V3 V Z0 Z0 3 4 2
微波技术基础
定向耦合器
定向耦合器种类
按传输线类型
按耦合方式
波导
同轴线
带状线
微带线
单孔耦合
多孔耦合
连续耦合
平行线耦合
输出方向
输出相位
按耦合强弱
同向耦合
反向耦合
90度定向
180度定向
强耦合
中等耦合
弱耦合
11
定向耦合器
定向耦合器举例
微波技术基础
（2）
定向耦合器
定向耦合器——工作参量
P 1 20 lg S 31 dB P3 S P3 方向性 D 10 lg 20 lg 31 dB P4 S 41 耦合度 C 10 lg 隔离度 I 10 lg P 1 20 lg S 14 P4
0 [S ] j 0
将S12与(III)式相乘、S34与(IV)式 相乘，并相减得
S34 0
S23 ( S12 2 S34 2 ) 0
令S14=S23=0,利用幺正性得
2 2 S12 S13 1 将第1列与第3列相乘、第4列 与第2列相乘得 2 2 S12 S24 1 * * （III） S S S 2 2 12 23 14 S 34 0 S13 S 34 1 * * 2 S S S S 2 14 12 34 23 0 （IV） S S 1 34 24
* S12 S13 0 * S21S23 0 S * S 0 31 32
S12 S23 S31 0 S21 S32 S13 1
室内分布系统器件介绍
室内分布系统器件介绍在室内分布系统中，经常使用的器件包括射频电缆、功分器、定向耦合器、合路器、天线、直放站、干线放大器、微蜂窝等。
天线、直放站、干线放大器、微蜂窝等。
1射频电缆1.1射频电缆射频电缆用作室内分布系统中射频信号的传输，室内分布系统是利用微蜂窝或直放站的输出，再加上射频电缆通过天线来覆盖一座大厦内部,射频电缆主要工作频率范围在100MHz~3000MHz 之间。
之间。
我们常用的射频电缆编织外导体射频同轴电缆如5D 、7D 、8D 、10D 、12D 这几种，其特点比较柔软，特点比较柔软，可以有较大的弯折度，可以有较大的弯折度，可以有较大的弯折度，适合室内的穿插走线。
适合室内的穿插走线。
适合室内的穿插走线。
皱纹铜管外导体射频同轴电缆皱纹铜管外导体射频同轴电缆如 1/2,7/8等型号，其电缆硬度较大，对于信号的衰减小，屏蔽性也比较好，较多用于信号源的传输。
超柔射频同轴电缆用于基站内发射机、接收机、无线通信设备之间的连接线（俗称跳线），超柔射频同轴电缆弯曲直径与电缆直径之比一般小于7。
图1-1 编织外导体射频同轴电缆编织外导体射频同轴电缆 图1-2 皱纹铜管外导体射频同轴电缆皱纹铜管外导体射频同轴电缆表1-1 射频电缆参数的比较（典型值）射频电缆参数的比较（典型值）规格规格5D 7D 8D 10D 1/2” 7/8 超柔超柔 百米损耗(800MHZ) 19.0dB13.0 12.9 10.2 6.8 3.8 10.9 百米损耗(900MHZ) 20.4dB 14.313.811.07.24.1 11.2 百米损耗(1800MHZ) 29.7 21.1 20.8 16.8 10.6 6.116.530dB 损耗线长(900MHZ)米150 210 215 260 450 730 255 每百米重量(KG) 8 11.5 14.18 25 57 21导线护套外径(mm) 7.59.810.4 13.2 15.82814.7特性阻抗(欧姆) 50 50 50 50 50 50 50驻波比(<2000MHz) ≤1.20≤1.20≤1.20≤1.20≤1.20≤1.20≤1.20相对传输速度相对传输速度 88% 88% 88% 88% 88% 88% 81% 最小弯曲半径(mm) 70 100 110 140 200 280352功分器2.1产品介绍功率分配器（简称功分器），功分器的主要功能是将信号平均分配到多条支路，常用的功分器有二功分、三功分和四功分。
四. 功分器、定向耦合器和
Z c1 1 V = S31 = − j Z c3 2
微带功分器（ 功分器）（ ）（续 ） 微带功分器（Wilkison 功分器）（续3）
λg/4 ZC1 ZC ①
③
ZC
R
ZC1 λg/4
ZC
②
0 S] = 0 [ j − 2
0 0 − j 2
j − 2 j − 2 0
射频电路设计
功分器、 第四章 功分器、定向耦合器和混合环
功分器、 第四章 功分器、定向耦合器和混合环
三端口网络 微带功分器（ 功分器） 微带功分器（Wilkison 功分器） 四端口网络 定向耦合器
三端口网络
三端口网络特性 T型接头功分器 型接头功分器
无耗功分器 电阻功分器
三端口网络
三端口网络不可能同时满足无耗、互易、所有端口匹配的条件。 三端口网络不可能同时满足无耗、互易、所有端口匹配的条件。 不可能同时满足无耗
奇偶模分析法（ ） 奇偶模分析法（续1）
ae
N
ae
偶模
a1
N
a2
T2
b1e
T1
T2
b2e
b1
T1
b2
ao
N
− ao
奇模
b1o
T1 T2
b2o
a1 = ae + ao a 2 = ae − ao
b1 = b1e + b1o b 2 = b2 e + b2 o
1 ae = 2 (a1 + a 2) ao = 1 (a1 − a 2) 2
Γo =
R=2Zc
θ = π / 2 ( l = λg / 4 )
(完整版)功分器、定向耦合器及应用简介
功分器、定向耦合器及应用简介
编写:俱新德
西安海天天线技术支持部天线部 2005年12月
第一部分 功分器
1、T型功分器
图1.1所示为T型功分器，端口1为输入 端，端口2、3为输出端。如果输入、输 出端口的负载阻抗均为Z0，为了使输入、 输出端口均匹配，如图1.1（b）所示，必 须加一段特性阻抗Z01=Z0/ ，长度2 为λ/4 的阻抗变换段。
③端口1无反射。
第二部分 定向耦合器
2.1 分类
定向耦合器的对称性是定向耦合器的 重要特性，在分析和计算中经常利用对 称性。按对称性把定向耦合器分成三类， 如图2.1所示。
1类：沿X、Y轴均对称——完全对称 2类：沿X轴对称——部分对称 3类：沿Y轴对称——部分对称
按输出端口的相位差也分成三类：
图1.12和1.13分别为四功分器和三功分 器。
6、不等功分比功分器
在工程中，有时还需要使用一些不等功分比 二功分器。如在赋形基站天线阵中，需要用不 同功率给各辐射单元馈电，对不等功分比功分 器，按照端口之间的功分比与端口之间馈线特 性阻抗成反比的原则来设计相应的不等阻抗匹 配网络，来满足所需要的不等功分比。图1.14 为三端口微带不等功分器的结构示意图，信号 由端口1输入，由端口2、3按不等功分比输出。
把Wilkinson功分器级联，可以进一步展宽它 的带宽。
对图1.3所示2级联功分器，在倍频程带宽内， 在端口1，VSWR≤1.1，在端口2、3， VSWR≤1.01，端口2、3之间的最小隔离度为 27.3dB。
图 1.4
多段功分器级联后，输入/输出端口的 最大VSWR的频率特性如图1.4所示。
T型功分器由于结构简单，既可以用同 轴线，也可以用微带线实现，因而在基 站天线阵中，大量用它作为馈电网络。T 型功分器的缺点是输出端口彼此不隔离， 因此也把T型功分器叫无隔离功分器。
功分器-定向耦合器和混合环
∵ P1
=
1 2
a1
2 , P3
=
1 2
b3
2
C = 10lg P1 P3
∴C
= 10lg
1 2
a12Βιβλιοθήκη = 10lg11 2
b3
2
S31 2
C表征耦合的强弱，当P1一定时，P3越大，C越小。
故零分贝、3分贝定向耦合器为强定向耦合器；
20分贝、30分贝定向耦合器为弱定向耦合器
♣隔离度D：定义为输入端的输入功率P1 与隔离端的输出功率P4之比，
图3-2 耦合器的结构
3、技术指标： 耦合度、定向性系数、隔离度、输入驻波比、频带宽度
图3-3 定向耦合器的原理图 主传输线(1)(2)，副传输线(3)(4): (1)端口为输入端、 (2)端口为直通端、(3)端口为耦合端、(4)端口为隔离端
♣耦合度C（或过渡衰减）：定义为输入端的输入功率P1与耦 合输出端的输出功率P3之比，通常用分贝表示，即
0 S23
S23 S33
⎥ ⎥⎦
由一元性可得
⎡ 0 e jθ 0 ⎤ ⇒ S = ⎢e jθ 0 0 ⎥
⎢⎣ 0 0 e jψ ⎥⎦
S13 = S23 = 0，S12 = S33 = 1
三、四端口网络（定向耦合器和混合接头）：
定向耦合器可以设计成任意功分比例，混合接头一般使用 等功分（ 900相移型和1800魔T型）。
第三章 功分器、定向耦合器和混合环
第一节 功率器件基本特性
一、特点： 是无源微波元件，用以功率分路或功率合路，一般为三
端或四端元件，用散射矩阵S参数来分析。如图3-1所示：
通常大功率微波功分器采用波导或同轴线结构，中小 功率则多用带状线或微带线结构。
第4章79 定向耦合器与功率分配器
2016/5/18
7
第四章 微波元器件
4.7 定向耦合器
因此，一个理想的定向耦合器可以对传输线上的正、反向电磁波分别 采样。即：
Γ2
2
P2 P2 P 1 P P 4 24 4 2 2 2 P1 P3 (1 k )P1 k (1 k )P1 k P1 P3
(4-29)
(4-32) (4-34)
(1) 电压耦合系数 ki 必须很小，不能任选，可以通过改变小孔的个数 n 来 调整正向过渡衰减量 L + ； (2) 方向性系数 D 也可以通过改变小孔的个数 n 来调整； (3) 由于多孔定向耦合器对 d 无严格的特殊要求，只要 d k 就可以。 因此，多孔定向耦合器的工作频带较宽。
16
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第四章 微波元器件
理想微波定向耦合器的 S 参数
b1 S11 S12 b S 2 21 S 22 b3 S31 S32 b4 S 41 S 42 S13 S 23 S33 S 43 S14 a1 S 24 a2 S34 a3 S 44 a4
(4 - 26)
只要主、副波导之间的小孔位置合适，就可以构成定向耦合器。 需要注意的是，只有在耦合孔很小时，两个小孔的耦合波幅度才会近 似相等。只有这样，相对于波源信号反向传输的耦合波才有可能在 No.4 端口相互抵销，从而得到 P14 = 0 结论。
波 源
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负 载
8
第四章 微波元器件
P P3 1 1 3 k 2 (1 k 2 ) P2 P4 (1 k 2 ) 2 P3 P4
功分器、耦合器、电桥、双工器 原理与分析
功分器、耦合器、电桥、双工器原理与分析本文主要介绍通信链路上的部分无源器件，介绍器件的外观、作用、种类、主要技术指标定义和范围等。
1功分器1）功分器的作用：是将功率信号平均地分成几份，给不同的覆盖区使用。
2）种类：功分器一般有二功分、三功分和四功分3种。
功分器从结构上分一般分为：微带和腔体2种。
腔体功分器内部是一条直径由粗到细程多个阶梯递减的铜杆构成,从而实现阻抗的变换,二微带的则是几条微带线和几个电阻组成,从而实现阻抗变换.3）主要指标：包括分配损耗、插入损耗、隔离度、输入输出驻波比、功率容限、频率范围和带内平坦度。
以下对各项指标进行说明:l 分配损耗：指的是信号功率经过理想功率分配后和原输入信号相比所减小的量。
此值是理论值，比如二功分3dB，三功分是4.8dB,四功分是6dB。
（因功分器输出端阻抗不同，应使用端口阻抗匹配的网络分析仪能够测得与理论值接近的分配损耗）耦合器和三功分器图示分配损耗的理论计算方法:如上图所示。
比如有一个30dBm的信号，转换成毫瓦是1000毫瓦，将此信号通过理想3功分器分成3份的话，每份功率＝1000÷3＝333.33毫瓦，将333.33毫瓦转换成dBm＝10lg333.33=25.2dBm, 那么理想分配损耗＝输入信号－输出功率＝30－25.2=4.8dB,同样可以算出2功分是3dB，4功分是6dBl 插入损耗：指的是信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相比所减小的量再减去分配损耗的实际值，（也有的地方指的是信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相比所减小的量）。
插入损耗的取值范围一般腔体是：0.1dB以下；微带的则根据二、三、四功分器不同而不同约为：0.4~0.2dB、0.5~0.3dB、0.7~0.4dB。
插损的计算方法：通过网络分析仪可以测出输入端A到输出端B、C、D的损耗，假设3功分是5.3dB,那么，插损＝实际损耗－理论分配损耗＝5.3dB-4.8dB=0.5dB.微带功分器的插损略大于腔体功分器,一般为0.5dB左右,腔体的一般为0.1dB左右。
功分器和耦合器以及合路器的区别
功分器和耦合器以及合路器的区别功分器：功率分配器,将一个端口的信号功率等分给输出端口；合路器：功率合成,将两路或多路信号相加到一个端口；耦合器：将信号按照比例耦合到耦合端口.功分器反过来用,就是合路器.耦合器可以认为是功分器的一种,只不过不是等分.1、功分器：功率分配器，将一个端口的信号功率等分给输出端口；2、合路器：功率合成，将两路或多路信号相加到一个端口；3、耦合器：将信号按照比例耦合到耦合端口。
功分器反过来用，就是合路器。
耦合器可以认为是功分器的一种，只不过不是等分。
2、耦合器：是把一路输入信号按比例分配多路输出；例如10db耦合器，输入信号为50db，则输出信号分别为直接输出和耦合输出，分别为50db-插入损耗，40db-插入损耗。
合路器：是把多路输入信号合成一路输入；1. 在移动通信中，由于多信道的共用，为避免不同信道间的射频耦合引起的互调干扰，并考虑经济、技术及架设场地的因素，发射应使用天线共用器。
2. 合路器由空腔谐振器及环行器组成，空腔谐振器是一个高Q值的、低插损的带通滤波器。
环行器是一个正向损耗小（0.8dB）反向损耗大（20dB）三断口器件。
3. 为增强合路器工作的稳定性，现在一般采用内匹配技术既腔体之间不用软电缆连接。
为减小体积，一般采用方腔结构合路器主要技术指标:1. 插入损耗，4信道通常小于3.6dB， 8信道通常小于4.0dB；2. 信道间隔离度，通常要大于80dB；3. 输出与输入端口隔离度，通常要大于80dB；4. 频率漂移，通常经过一年老化不应超过3ppm;5. 输入驻波比，小于1.5dB合路器测试:1. 插入损耗测试；2. 信道间隔离度测试；3. 输入驻波比测试；4. 以上测量网络分析仪的测试线要做校正。
合路器也分为同频合成器和异频段合路器两种。
对同频段信号的合路（合成），由于信道间隔很小（250KHz），无法采用谐振腔选频方式来合路，常见的是采用3dB电桥。
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则： Z1＝3Z0＝150Ω，Z2＝3Z0/2＝75Ω 接头处阻抗： Zin＝75//150=50Ω=Z0，输入端对输出端匹配
从150Ω线看入：Zout1=50//75=30Ω
从75Ω看入： 求得： Zout2=50//150=375Ω
30 150 out1 0.666 30 150
N
a1 2
偶模
a1
a1
N
a2 0
b2
a e 1 2
T1
T2
a e 1 2
b1e' b 2 e' e
a1 2
b1
T1
T2
a1 2
o a1 2
N
a1 2
奇模
a1 2
T1
T2
o
b1o' b 2 o' o
a1 2
奇偶模分析法（续3）
a1 b1e' b 2 e' e 2
三端口网络 微带功分器（Wilkison 功分器） 四端口网络 定向耦合器
四端口网络
四端口网络的基本特性 通用的定向耦合器符号和端口定义
四端口网络的基本特性
四端口网络可以是互易、无耗、各端口同时匹配的。 首先假设四端口网络是互易、各端口同时匹配，证明如果是无耗的网络， 会得到什么样的电路。 条件：
0 S S 21 S31 S12 0 S32 S13 S 23 0
i 1
Sij 1,
3
2
j 1, 2,3
分路器：电阻分路器，功分器
T型接头功分器——无耗功分器
＋ 3 Z0 V0 － Yin jB Z2 2 Z1 1 Z0
Yin
jB
Z1
Z2
① ZC ZC1
③ 2ZC
Zc 2Zc Zc12
Zc =50,
Zc1 2Zc
Zc1 =70.7
R=100,
θ
偶模等效电路
微带功分器（Wilkison 功分器）（续2）
（3）输入端口3：奇模时，端口3短路，得不到信号，只需分析偶模激励电路
S11e S33e e 0
S13e S31e 1 e 1
1
3
0 1 0 0 0 1 S 1 0 0
1
3
环形器
三端口网络——两个端口匹配，无耗，互易
S21 e j
0 j S e 0
e j 0 0
0 0 e j
1
S12 e j
2
S33 e j
3
三端口网络——网络有耗，则互易、所有端口匹配
无耗
S12 S32 1 S13 S 23 1
2 2
2
2
（1） S12 S23 S31 0
（ 2）
S21 S32 S13 0
S13 S32 S21 1
2
S12 S23 S31 1
2
0 0 1 1 0 0 S 0 1 0
S13 1
S23 1
三端口网络——网络是非互易的，匹配，无耗
0 匹配、 S S 21 非互易 S31 S12 0 S32 S13 S 23 0
S 21 S31 1
2 2
S31* S32 0 S12* S13 0 S 21* S 23 0
Yin jB
1 1 1 Z1 Z 2 Z0
Y1
1 1 1 jB Z0 Z2 Z1
网络是互易、无耗，但满足输入端口3匹配时，输出端口不匹配，并
且两输出端口之间没有隔离。
在分路处加某种类型的电抗调谐元件，可在一个窄带内抵消电抗B （一般可用调谐杆、调谐螺钉等），则等效B＝0 ， 1 1 1 ，相当 Z1 Z 2 Z 0 于阻抗并联形式。
S 21 b2 1 (e o) a1 a10 2
a1 2
o a1 2
N
a1 2
奇模
a1 2
T1
T2
o
1 e o S 2 e o
e o e o
微带功分器（Wilkison 功分器）
λg/4 ZC1 ZC ①
R ①
R
Z c1 1 V S31 j Zc3 2
微带功分器（Wilkison 功分器）（续3）
λg/4 ZC1 ZC ①
③
ZC
R
ZC1 λg/4
ZC
②
0 S 0 j 2
0 0 j 2
j 2 j 2 0
a1 b1o' b 2 o' o 2
a1 2
N
a1 2
偶模
a1
a1
N
a2 0
b2
e
a1 2
T1
T2
e
a1 2
b1
T1
T2
a1 (e o ) 2 a1 b 2 b 2 e ' b 2 o ' (e o ) 2 b1 1 S 11 ( e o ) a1 a 20 2 根据对称性 b1 b1e ' b1o '
奇偶模分析法（续2）
b1 S11 a 1 S b2 21 a1
a2 0
令
a2 0
a1 a1 a2 0
a1 2
1 1 ae (a1 a 2) a1 2 2 ao 1 (a1 a 2) 1 a1 2 2
三端口网络 微带功分器（Wilkison 功分器） 四端口网络 定向耦合器
微带功分器（Wilkison 功分器）
奇偶模分析法 Wilkison 功分器
奇偶模分析法
基于线性网络叠加原理，将线性网络的散射参数用偶 模和奇模情况下的反射系数（和透射系数）来表示 。 如果在网络的两个端口上，同时分别以入射波a1和a2激 励，则响应b1、b2是两种情况下分别响应的叠加。 偶模：两个端口以幅度、相位都相同的电压波激励 （ae，ae）； 奇模：两个端口以幅度相同、相位相反的电压波激励 （ao，-ao）。
Z0
V2 V3
3 1 V0 V0 V1 Z 4 2 Z0 0 3
Z0
S21 S32 S23 1/ 2
0 1/ 2 1/ 2 1/ 2 0 1/ 2 S 1/ 2 1/ 2 0
第.四章 功分器、定向耦合器和混合环
奇偶模分析法（续1）
ae
N
ae
T1 T2
a1
a1
N
a2
T2
b1e
b2 e
偶模
b1
T1
b2
ao
b1o
T1 T2
N
ao
奇模
b2 o
a1 ae ao a 2 ae ao
b1 b1e b1o b2 b2e b2o
1 ae (a1 a 2) 2 ao 1 (a1 a 2) 2
③ ZC1 ZC ZC1
② ZC
③
ZC
ZC
ZC1 λg/4
ZC
②
θ
θ
1 S11 S22 e o 2
S21 S12
1 e o 2
等效电路
理想的功分器，要求端口1、2都匹配并彼此隔离
S11 =S22 =S12 =S21 =0
e =o =0
微带功分器（Wilkison 功分器）（续1）
S11 S S 21 S31
S12 S 22 S32
S13 S 23 S33
匹配： S11 S22 S33 0
互易： Sij S ji
无耗： S S 1
T*
0 S S12 S13
S12 0 S 23
① ③ R/2 ZC1
（1）由奇模本征反射系数
1 Zc 1 Zc 2 R 2 R j j 1 Zc 1 Zc ctg 0 ctg
ZC
o
R=2Zc
/ 2 l g / 4
θ
奇模等效电路
（2）由偶模，如果Γe＝0，这是λg/4波长阻抗变换器
Z1、Z2的选值用于分功率比。
例：Z0＝50Ω，功分比为2:1，求Z1、Z2，Γout
解：输入功率
1 V0 2 Pin 2 Z0
1 1 1 Z1 Z 2 Z 0
根据输出功率功分比2:1， 同时：
1 V02 1 P Pin 1 2 Z1 3
1 V0 2 2 P2 Pin 2 Z2 3
Smn Snm Smm 0
m n, m, n 1, 2,3, 4 m 1, 2,3, 4
对于无耗网络，[S]应满足么正性，即[S]T*[S]=[1]。
四端口网络的基本特性（续1）
证明：互易，有[S]T＝[S]
0 S 12 S S13 S14 S12 0 S23 S24 S13 S23 0 S34 S14 S24 S34 0
out 2
37.5 75 0.333 37.5 75
显然，输出端口1、2均不匹配。
端口 2
T型接头功分器——电阻功分器