无源器件--定向耦合器的特性与技术指标
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带内波动又称为幅频特性。在功分器的工作频带内，不同频率的总损耗会 有所差异，幅频特性是指在指定工作频带内总损耗随频率变化的程度，一般用 指定频带内最大损耗和最小损耗的差值表示，单位为dB p-p / 工作带宽。 测试方法： 点频法
扫频法
工程上要求在工作频带内，带内波动小于0.3dB p-p / 工作带宽.
定向耦合器 定向耦合器的种类和应用
1. 定向耦合器的种类 按传输线的类型来分类：波导型、同轴线型、带状与微带线型等。 按耦合方式分类：分支线耦合、平行线耦合、小孔耦合等。 按耦合输出的相位分类：90°定向耦合器、180°定向耦合器等。
按耦合输出的方向分类：同相定向耦合器与反向定向耦合器等。
频谱分析仪
标准负载
③ 微波信号源 定向耦合器1# ① 被测
④ ② 标准负载
定向耦合器2#
◆ 无源器件-----定向耦合器和功分器
基站耦合器
耦合器
公分器
移动通信系统中腔体耦合器的技术指标
定向耦合器
定向耦合器的应用实例——作为辅助器件测量驻波比
定向耦合器
待测器件 模拟发射位置
Baidu Nhomakorabea微波信号源
频谱分析仪
定向耦合器
回波损耗（驻波比） 回波损耗是负载的匹配特性，回波损耗定义为当信号通过端口时，入 射信号与反射信号之比，一般用dB表示。 回波损耗（dB）= 10Log（Pin/Pr）= Pin(dBm) - Pr(dBm)
定向耦合器
回波损耗、反射系数、驻波比三者的关系 回波损耗（Lr） 10 11 12 13 14 电压反射系数（ρ） 0.32 0.28 0.25 0.22 0.20 驻波比（VSWR） 1.92 1.78 1.67 1.58 1.50
15
16 17 18
0.18
0.16 0.14 0.13
1.43
端口 输入功率 Pin 发射功率 Pr 通过功率 Pout
定向耦合器
回波损耗（Lr）、反射系数（ρ ）、驻波比（VSWR）之间的数学关系如 下：
Lr = 20 Log（1/ρ ）
VSWR =（1+ρ ）/（1-ρ ）
或 ρ = 1 / 10
或
Lr/20
ρ = （VSWR-1）/（VSWR+1）
回波损耗（Lr）、反射系数（ρ ）、驻波比（VSWR）之间关系表如下表， 一般当回波损耗大于20dB（驻波比小于1.2）为良好匹配，回波损耗大于14dB （驻波比小于1.5）时为工程可以接受的匹配。
功分器（N） 分配损耗（A）
二功分器
三功分器
四功分器
八功分器
上一次课复习
插入损耗 I 定义为单路的实际直通损耗减去理想的分配损耗。 幅度平衡度 Ab
幅度平衡度是指频带内功分器所有输出端口之间的幅度误差的最大值。
对于常用的二功分器、三功分器、四功分器，幅度平衡度指标要求小于0.3dB。 在移动通信系统里应用的功分器，其隔离度D的指标大于20 ~ 30dB。 幅频特性 幅频特性又称为带内波动。在功分器的工作频带内，不同频率的总损耗 会有所差异，幅频特性是指在指定工作频带内总损耗随频率变化的程度，一般 用指定频带内最大损耗和最小损耗的差值表示，单位为dB p-p / 工作带宽。
耦合度/dB 耦合损耗/dB 3 3 5 1.65 6 1.26 7 0.97 10 0.46 15 0.14 20 0.04 30 0.004
定向耦合器
定向耦合器的基本原理
1 iC
iL i0
2 iC
3
Ic+iL
λg/4
4 iC-iL
靠近输入口1的口3为耦合口，口4为隔离口
定向耦合器
3. 隔离度D和方向性D′ 定向耦合器的隔离度D的定义为输入端口①的输入功率P1与隔离端 ④的输出功率P4之比，用分贝（dB）表示为： 隔离度： D 10lg
隔离度D
定义为当输入端口接匹配负载时，各分配支路之间的衰减量。
上一次课复习
输入、输出端驻波比。 回答下面各题： 1、CDMA手机的最大发射功率是23dBm，也就是（ 2、信号是( )在手机和天线之间传播的。 ）W（瓦）。
A、通过电话线 B、通过光纤 C、通过无线电波 D、通过电缆
3、2G系统中空中接口是（
10dB 15dB 20dB 30dB
功率容限(W)
分配损耗(dB) 耦合度波动范围(dB) 插入损耗(dB) 回波损耗(dB) 方向性(dB) 互调 阻抗(Ω) 1.26 60.8 0.454 100.8
＞50
0.154 151.0 ≤0.15 ≥20（所有端口） ≥20 ＜-140dBc（+43dBm×2） 50 0.045 201.0 0.004 301.5
P 1 1 1 10lg 20lg 2 P4 S41 S41
2
S P 方向性： D 10 lg 3 10 lg 31 2 D C P4 S41
4. 输入/输出驻波比
K
5. 频带宽度
1 S11 1 S11
K
1 S22 1 S22
6. 插入损耗
定向耦合器
7. 带内波动
1.38 1.33 1.29
19
20
0.11
0.10
1.25
1.22
定向耦合器
定向耦合器的应用实例——测量负载的端口驻波比
定向耦合器
负载
微波信号源
频谱分析仪
定向耦合器
定向耦合器的应用实例——测量功分器各个的端口驻波比
定向耦合器
1
功 分 器
2 3
负载 负载
微波信号源
频谱分析仪
定向耦合器
定向耦合器的应用实例——测量耦合器各个的端口驻波比
定向耦合器 定向耦合器的实例指标
频率范围 耦合度(dB) 6 806 ~ 1000MHz、 1710 ~ 2500MHz 10 15 20 30
功率容限(W)
分配损耗(dB) 耦合度波动范围(dB) 插入损耗(dB) 回波损耗(dB) 方向性(dB) 互调 阻抗(Ω) 1.26 60.8 0.46 100.8
2.应用 利用定向耦合器可以获得一部分能量，可用于监测功率、频率和频谱。在雷
达系统里的应用，有线电视系统里的应用，基站系统里的应用等等；
利用定向耦合器组成反射计，可测量插入衰减、回波损耗、驻波比等。 在移动通信系统里，尤其是室内分布系统，采用大量的定向耦合器，实现系
统信号覆盖。
在微波测量功率时，利用定向耦合器扩大测量功率范围，作用类似于衰减器。
定向耦合器
定向耦合器的技术指标
1. 耦合度C
C 10lg
2
P 1 P3
2
a1 b3 由于， P , P 1 3 2 2
，代入上式可得耦合度C与S参数的关系为：
C 10lg
1 S31
2
20lg
1 S31
2. 耦合（分配）损耗 由于定向耦合器输入信号的一定能量传输到耦合端而引起主线输出 功率的减小，它等于主线插入损耗的最小理论值，称为耦合损耗或分配 损耗。分配损耗的大小与耦合度的关系，见下表：
＞20
0.14 151.0 ≤0.25 ≥20（所有端口） ≥20 ＜-140dBc（+43dBm×2） 50 0.04 201.0 0.004 301.5
移动通信系统中微带耦合器的技术指标
定向耦合器 定向耦合器的实例指标
频率范围
耦合度(dB) 6dB
806-1000MHz、 1710-2500MHz
微波测量技术及仪器
定向耦合器
上一次课复习
功率分配器的技术指标，通常包括：工作频带、分配损耗、幅度平衡度、 插入损耗、带内波动、隔离度、输入/输出驻波比等。
频带宽度
频带宽度是指功分器的工作频带，在此频带内功分器的所有指标均能达
到给出的指标要求，例如在移动通信系统，若满足GSM、CDMA、DCS、PHS、WLAN和3G系统，应满足800 ~ 1000MHz，1710 ~ 2500MHz频带工作。 分配损耗（A） 因为功分器是一种将一路输入信号能量分成多路能量的器件，所以，一 定存在固定的分配损耗。
A、A2 4.计算题 B、A1
）。
D、Um
C、Abis
10dBm + 10dBm = （ ）dBm 10dBm + 10dB = （ ）dBm ）。 C、TD-SCDMA D、GPRS 10dB + 10dB = （ ）dB 5、下列制式属于TDD模式的是（ A、CDMA2000 B、WCDMA
扫频法
工程上要求在工作频带内，带内波动小于0.3dB p-p / 工作带宽.
定向耦合器 定向耦合器的种类和应用
1. 定向耦合器的种类 按传输线的类型来分类：波导型、同轴线型、带状与微带线型等。 按耦合方式分类：分支线耦合、平行线耦合、小孔耦合等。 按耦合输出的相位分类：90°定向耦合器、180°定向耦合器等。
按耦合输出的方向分类：同相定向耦合器与反向定向耦合器等。
频谱分析仪
标准负载
③ 微波信号源 定向耦合器1# ① 被测
④ ② 标准负载
定向耦合器2#
◆ 无源器件-----定向耦合器和功分器
基站耦合器
耦合器
公分器
移动通信系统中腔体耦合器的技术指标
定向耦合器
定向耦合器的应用实例——作为辅助器件测量驻波比
定向耦合器
待测器件 模拟发射位置
Baidu Nhomakorabea微波信号源
频谱分析仪
定向耦合器
回波损耗（驻波比） 回波损耗是负载的匹配特性，回波损耗定义为当信号通过端口时，入 射信号与反射信号之比，一般用dB表示。 回波损耗（dB）= 10Log（Pin/Pr）= Pin(dBm) - Pr(dBm)
定向耦合器
回波损耗、反射系数、驻波比三者的关系 回波损耗（Lr） 10 11 12 13 14 电压反射系数（ρ） 0.32 0.28 0.25 0.22 0.20 驻波比（VSWR） 1.92 1.78 1.67 1.58 1.50
15
16 17 18
0.18
0.16 0.14 0.13
1.43
端口 输入功率 Pin 发射功率 Pr 通过功率 Pout
定向耦合器
回波损耗（Lr）、反射系数（ρ ）、驻波比（VSWR）之间的数学关系如 下：
Lr = 20 Log（1/ρ ）
VSWR =（1+ρ ）/（1-ρ ）
或 ρ = 1 / 10
或
Lr/20
ρ = （VSWR-1）/（VSWR+1）
回波损耗（Lr）、反射系数（ρ ）、驻波比（VSWR）之间关系表如下表， 一般当回波损耗大于20dB（驻波比小于1.2）为良好匹配，回波损耗大于14dB （驻波比小于1.5）时为工程可以接受的匹配。
功分器（N） 分配损耗（A）
二功分器
三功分器
四功分器
八功分器
上一次课复习
插入损耗 I 定义为单路的实际直通损耗减去理想的分配损耗。 幅度平衡度 Ab
幅度平衡度是指频带内功分器所有输出端口之间的幅度误差的最大值。
对于常用的二功分器、三功分器、四功分器，幅度平衡度指标要求小于0.3dB。 在移动通信系统里应用的功分器，其隔离度D的指标大于20 ~ 30dB。 幅频特性 幅频特性又称为带内波动。在功分器的工作频带内，不同频率的总损耗 会有所差异，幅频特性是指在指定工作频带内总损耗随频率变化的程度，一般 用指定频带内最大损耗和最小损耗的差值表示，单位为dB p-p / 工作带宽。
耦合度/dB 耦合损耗/dB 3 3 5 1.65 6 1.26 7 0.97 10 0.46 15 0.14 20 0.04 30 0.004
定向耦合器
定向耦合器的基本原理
1 iC
iL i0
2 iC
3
Ic+iL
λg/4
4 iC-iL
靠近输入口1的口3为耦合口，口4为隔离口
定向耦合器
3. 隔离度D和方向性D′ 定向耦合器的隔离度D的定义为输入端口①的输入功率P1与隔离端 ④的输出功率P4之比，用分贝（dB）表示为： 隔离度： D 10lg
隔离度D
定义为当输入端口接匹配负载时，各分配支路之间的衰减量。
上一次课复习
输入、输出端驻波比。 回答下面各题： 1、CDMA手机的最大发射功率是23dBm，也就是（ 2、信号是( )在手机和天线之间传播的。 ）W（瓦）。
A、通过电话线 B、通过光纤 C、通过无线电波 D、通过电缆
3、2G系统中空中接口是（
10dB 15dB 20dB 30dB
功率容限(W)
分配损耗(dB) 耦合度波动范围(dB) 插入损耗(dB) 回波损耗(dB) 方向性(dB) 互调 阻抗(Ω) 1.26 60.8 0.454 100.8
＞50
0.154 151.0 ≤0.15 ≥20（所有端口） ≥20 ＜-140dBc（+43dBm×2） 50 0.045 201.0 0.004 301.5
P 1 1 1 10lg 20lg 2 P4 S41 S41
2
S P 方向性： D 10 lg 3 10 lg 31 2 D C P4 S41
4. 输入/输出驻波比
K
5. 频带宽度
1 S11 1 S11
K
1 S22 1 S22
6. 插入损耗
定向耦合器
7. 带内波动
1.38 1.33 1.29
19
20
0.11
0.10
1.25
1.22
定向耦合器
定向耦合器的应用实例——测量负载的端口驻波比
定向耦合器
负载
微波信号源
频谱分析仪
定向耦合器
定向耦合器的应用实例——测量功分器各个的端口驻波比
定向耦合器
1
功 分 器
2 3
负载 负载
微波信号源
频谱分析仪
定向耦合器
定向耦合器的应用实例——测量耦合器各个的端口驻波比
定向耦合器 定向耦合器的实例指标
频率范围 耦合度(dB) 6 806 ~ 1000MHz、 1710 ~ 2500MHz 10 15 20 30
功率容限(W)
分配损耗(dB) 耦合度波动范围(dB) 插入损耗(dB) 回波损耗(dB) 方向性(dB) 互调 阻抗(Ω) 1.26 60.8 0.46 100.8
2.应用 利用定向耦合器可以获得一部分能量，可用于监测功率、频率和频谱。在雷
达系统里的应用，有线电视系统里的应用，基站系统里的应用等等；
利用定向耦合器组成反射计，可测量插入衰减、回波损耗、驻波比等。 在移动通信系统里，尤其是室内分布系统，采用大量的定向耦合器，实现系
统信号覆盖。
在微波测量功率时，利用定向耦合器扩大测量功率范围，作用类似于衰减器。
定向耦合器
定向耦合器的技术指标
1. 耦合度C
C 10lg
2
P 1 P3
2
a1 b3 由于， P , P 1 3 2 2
，代入上式可得耦合度C与S参数的关系为：
C 10lg
1 S31
2
20lg
1 S31
2. 耦合（分配）损耗 由于定向耦合器输入信号的一定能量传输到耦合端而引起主线输出 功率的减小，它等于主线插入损耗的最小理论值，称为耦合损耗或分配 损耗。分配损耗的大小与耦合度的关系，见下表：
＞20
0.14 151.0 ≤0.25 ≥20（所有端口） ≥20 ＜-140dBc（+43dBm×2） 50 0.04 201.0 0.004 301.5
移动通信系统中微带耦合器的技术指标
定向耦合器 定向耦合器的实例指标
频率范围
耦合度(dB) 6dB
806-1000MHz、 1710-2500MHz
微波测量技术及仪器
定向耦合器
上一次课复习
功率分配器的技术指标，通常包括：工作频带、分配损耗、幅度平衡度、 插入损耗、带内波动、隔离度、输入/输出驻波比等。
频带宽度
频带宽度是指功分器的工作频带，在此频带内功分器的所有指标均能达
到给出的指标要求，例如在移动通信系统，若满足GSM、CDMA、DCS、PHS、WLAN和3G系统，应满足800 ~ 1000MHz，1710 ~ 2500MHz频带工作。 分配损耗（A） 因为功分器是一种将一路输入信号能量分成多路能量的器件，所以，一 定存在固定的分配损耗。
A、A2 4.计算题 B、A1
）。
D、Um
C、Abis
10dBm + 10dBm = （ ）dBm 10dBm + 10dB = （ ）dBm ）。 C、TD-SCDMA D、GPRS 10dB + 10dB = （ ）dB 5、下列制式属于TDD模式的是（ A、CDMA2000 B、WCDMA