功分器,耦合器-无源器件基础知识

无源器件基础知识

作者：佚名文章来源：internet点击数：348 更新时间：2006-8-1

⒈ 功率分配器

功率分配器的任务是把射频功率按一定比例分成两路或多路。通常采用的功率分配器是T型接头或T型接头的变形，其类型有波导型、同轴线型、带状线型或微带线型等。图1.1是典型的微带三端口功率分配器。

图1.1 三端口功率分配器

当信号从端口1输入时，功率从端口2和端口3输出，只要设计恰当，两输出可按一定比例分配，并保持同相，隔离电阻R中没有电流，不吸收功率。若端口2或端口3稍有失配，则有功率反射回来，被电阻R吸收，从而保证两输出端有良好的隔离，并改善输出的匹配。

功率分配器的主要技术指标要求是：功率分配比、工作频带、两输出端的隔离度，输入电压驻波比，功率容量等。

⒉ 定向耦合器

⑴分类

定向耦合器的类型很多，按其耦合输出方向分类，有同向定向耦合器（图2.1-a ）和反向定向耦合器（图2.1-b）。

图2.1 同向和反向定向耦合器

按其传输线类型分类，可分为波导定向耦合器、同轴线定向耦合器、带状线或微带线定向耦合器等。常用传输线类型如图2.2所示。

按其耦合强弱分类，可分为强耦合定向耦合器和弱定向耦合器。通常称0dB、3dB等定向耦合器为强耦合器；20dB、30dB等定向耦合器为弱定向耦合器；而直径分贝值为中等耦合定向耦合器。按其承受功率分类，可分为小功率定向耦合器和大功率定向耦合器。

按其输出相位分类，有90°定向耦合器。

图2.2 常用传输线截面图

⑵定向耦合器的技术指标

耦合度

设图2.1-b的定向耦合器中端口1的归一入射电压为a1，端口4耦合输出的反射波电压为b4，则输出电压与入射电压之比，叫电压耦合系数，即

而功率耦合系数是

若用分贝表示，则得分贝耦合系数是

由于定向耦合器的输入功率P1必定大于耦合输出功率P4,所以分贝耦合系数为负值。但习惯上只称它的绝对值。我们通常就把分贝耦合系数的绝对值称为耦合度。

图2.1-b 定向耦合器的端口1的输入功率一部分被耦合输出到耦合端口4，造成输出端口2的功率损失，称为耦合损耗。

表2.1给出了耦合度与耦合损耗的关系。

表2.1 耦合度与耦合损耗的关系

耦合度(dB) 耦合损耗(dB) 耦合度(dB) 耦合损耗(dB) 耦合度(dB) 耦合损耗(dB)

0 无穷大 6 1.25 15 0.14

2 4.3

3 7 0.97 20 0.04

3 3.02 8 0.75 25 0.01

4 2.20 9 0.58 30 0.00

5 1.65 10 0.4

6 40 0.00

插入损耗

图2.1-b定向耦合器的端口2的输出功率与端口1的输入功率比称为插入损耗。它包含端口失配损耗、材料损耗、耦合损耗。

定向性

在理想情况下，定向耦合器通道中只有一个端口输出，另一个相反端口没有功率输出，但实际上由于设计和制造等原因，常常也有一定的输出，为了表示耦合通道的定向传输性能，通常取正反两方向上输出功率之比的分贝数，定义为定向性系数，简称定向性。在图2-b中，定向性

上式表明，D越大，反向传输功率越小，定向性越好。

隔离度

在图2.1-b中，当端口1输入功率时，端口3没有输出，故称为隔离端。而实际上端口2完全没有功率输出是不可能的，只是输出功率P3很小。通常定义输入功率P1与隔离端口输出功率之比的分贝数为隔离度。

上式表明，定向耦合器的隔离度是正值。

隔离度和定向性的关系

由此可知，定向耦合器的定向性等于隔离度加分贝耦合。由于分贝耦合是负值，由此定向性等于隔离度减去分贝耦合值（耦合度）。实质上定向性和隔离度同属描写定向性能的技术指标，因此通常值用隔离度和定向性其中之一来描述定向耦合器的性能。