功分、耦合培訓(xùn)ppt課件

1、無源器件定向耦合器1;.21.定向耦合器的基本原理定向耦合器的基本原理1.1定義：從射頻通路中通過耦合將一部分信號取出的無源器件稱作耦合器。1.2端口：耦合器包括輸入、輸出和耦合端口（隔離端口接匹配負載）。輸入端口至輸出端口的支路稱通路；輸入端口至耦合端口的支路稱耦合支路。31.3定向性耦合器是一個四端口網(wǎng)絡(luò)（如下圖），1-4和2-3為兩根傳輸線，線間有一定的耦合機構(gòu)。當(dāng)電磁波由1端口輸入時，除了一部分能量直接由4端口輸出外，同時還有一部分能量耦合到23通道中，由2或3端口輸出。從端口3輸出而端口2無輸出時，稱為“同向定向耦合器”；從端口2輸出而端口3無輸出時，稱為“反向定向耦合器”。1.定向

2、耦合器的基本原理定向耦合器的基本原理41.定向耦合器的基本原理定向耦合器的基本原理1.4目前，我們經(jīng)常使用的800-2500MHz耦合器（包括微帶和腔體）都是反向定向耦合器。52.2.定向耦合器的分類定向耦合器的分類 2.1定向耦合器類型很多，可以從不同角度分類，除了上面按傳輸方向分為同向和反向定向耦合器外，還可以按傳輸線類型分類（如：波導(dǎo)，同軸線，帶狀線等）；按耦合方式分類（如：單孔耦合，多孔耦合，連續(xù)耦合，支線耦合，波導(dǎo)接頭耦合，環(huán)耦合等）；按輸出相位分類（如：90度定向耦合器，180度定向耦合器等）。2.2我們目前使用的定向耦合器屬于反向，帶狀線，連續(xù)耦合，90度定向耦合器。63.耦合器

3、的指標(biāo)及含義耦合器的指標(biāo)及含義3.1耦合度 Coupling ralue 耦合支路與通路信號強度的差值。耦合度C-10log（Pcoup/Pin）3.2電壓駐波比 VSWR耦合器的兩個端口與標(biāo)稱阻抗負載相連接，另一端口與無損耗傳輸線相連接并當(dāng)作其負載時，該傳輸線中駐波電壓的最大值與最小值之比。3.3方向性 Directional coupler directivity耦合端口與隔離端口信號強度的差值。方向性越大說明輸入端口與隔離端口的隔離越好。方向性D10log（Pcoup/Piso）隔離度IDC10log（Pin/Piso）73.耦合器的指標(biāo)及含義耦合器的指標(biāo)及含義3.4分配損耗（分配比）的

4、計算分配損耗是由于耦合器支路耦合出一部分信號后，通路輸出信號的理論大小。不包括實際上的傳輸損耗。例如：一個5dB耦合器，輸入信號為1mw。由C5dB-10log（Pcoup/Pin），算出Pcoup為0.316mw，（Pcoup為耦合支路輸出的信號大?。?。則通路剩余的信號大小為1-0.3160.684mw，再用dB表示為Pout-10log（0.684/1）1.65dB，即為分配損耗。而實際的插入損耗為分配損耗加上傳輸損耗。83.耦合器的指標(biāo)及含義耦合器的指標(biāo)及含義3.4腔體耦合器性能要求 耦合度 50.7 70.7 100.8 150.8 201 頻率（MHz） 800-2500 駐波比 1

5、.25 分配損耗（dB） 1.65 0.97 0.46 0.14 0.04 插入損耗（dB） 2 1.3 0.8 0.5 0.4 阻抗() 50 方向性(dB) 20dB 最大功率容量(W) 200 接頭 N-F 工作溫度 -25+65 相對濕度 595% 尺寸(長寬高) 1203518 重量 (g) 500 93.耦合器的指標(biāo)及含義耦合器的指標(biāo)及含義3.5微帶耦合器性能指標(biāo) 器 件 類 型 技 術(shù) 指 標(biāo) 5 d B 6 d B 7 d B 8 d B 1 0 d B 1 2 d B 頻 率 范 圍 (G H z ) 0 .8 -2 .5 0 .8 -2 .5 0 .8 -2 .5 0 .8

6、 -2 .5 0 .8 -2 .5 0 .8 -2 .5 插 入 損 耗 (d B ) 2 .2 1 .8 1 .5 1 .2 5 0 .8 5 0 .7 電 壓 駐 波 比 1 .2 5 1 .2 5 1 .2 5 1 .2 5 1 . 2 5 1 .2 5 方 向 性 (d B ) 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 耦 合 度 (d B ) 5 0 .7 6 0 .7 7 0 .7 8 0 .7 1 0 0 .7 1 2 0 .7 功 率 容 量 1 0 0 W 1 0 0 W 1 0 0 W 1 0 0 W 1 0 0 W 1 0 0 W 環(huán) 境 溫 度 -2 5 to +

7、 6 5 -2 5 to + 6 5 -2 5 to + 6 5 -2 5 to + 6 5 -2 5 to + 6 5 -2 5 to + 6 5 工 作 濕 度 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 連 接 器 形 式 N -K N -K N -K N -K N -K N -K 器 件 類 型 技 術(shù) 指 標(biāo) 1 5 d B 1 7 d B 2 0 d B 2 5 d B 3 0 d B 3 5 d B 頻 率 范 圍 (G H z ) 0 .8 -2 .5 0 .8 -2 .5 0 .8 -2

8、.5 0 .8 -2 .5 0 .8 -2 .5 0 .8 -2 .5 插 入 損 耗 (d B ) 0 .5 5 0 .5 0 .4 5 0 .4 0 .4 0 .4 電 壓 駐 波 比 1 .2 5 1 .2 5 1 .2 5 1 .2 5 1 .2 5 1 .2 5 方 向 性 (d B ) 2 0 2 0 2 0 2 0 1 5 1 5 耦 合 度 (d B ) 1 5 0 .8 1 7 0 .8 2 0 0 .8 2 5 0 .8 3 0 0 .8 3 5 0 .8 功 率 容 量 1 0 0 W 1 0 0 W 1 0 0 W 1 0 0 W 1 0 0 W 1 0 0 W 環(huán) 境

9、 溫 度 -2 5 to + 6 5 -2 5 to + 6 5 -2 5 to + 6 5 -2 5 to + 6 5 -2 5 to + 6 5 -2 5 to + 6 5 工 作 濕 度 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 5 to 9 5 % 連 接 器 形 式 N -K N -K N -K N -K N -K N -K 104.4.耦合器的測試方法耦合器的測試方法 項 目 外 觀 電 性 能 測試條件及 技術(shù)要求 噴漆層不能破損，本體不外漏。表面無損傷、變形或污跡。標(biāo)示頻率段的標(biāo)簽表示正確。 各具體型號的技術(shù)規(guī)

10、格見耦合器技術(shù)規(guī)范和樣品承認書 114.4.耦合器的測試方法耦合器的測試方法4.1測檢查外觀及包裝：4.1.1物的本體的噴漆層不能有破損，不能露出下面的基材；表面無損傷、變形、污漬；使用螺絲的螺柱不能斷裂；表示頻率段的標(biāo)簽粘貼正確。4.1.2包裝不應(yīng)破損，表示物料名稱的標(biāo)簽清晰正確。124.4.耦合器的測試方法耦合器的測試方法4.2.1輸入端駐波和耦合度測量步驟和方法按下圖所示連接設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)分析儀開機預(yù)熱半小時后，對儀器校準。備好測試所需連接器和匹配負載（測試系統(tǒng)的電纜、接頭等駐波要好）；網(wǎng)絡(luò)分析儀為已校準狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)分析儀上讀出所測頻率點的輸入端口回波損耗（駐波）和輸入/耦合端口耦合度，其參

11、數(shù)應(yīng)滿足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)要求。S11:輸入端回波損耗（駐波）；S21：耦合度。134.4.耦合器的測試方法耦合器的測試方法 網(wǎng)絡(luò)分析儀 信號輸出 信號輸入 輸入端 輸出端 耦合端 被測耦合器 匹配負載 144.4.耦合器的測試方法耦合器的測試方法4.2.2 耦合端駐波和輸出端與隔離度測量步驟和方法按下圖所示連接設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)分析儀開機預(yù)熱半小時后，對儀器校準。備好測試所需連接器和匹配負載（測試系統(tǒng)的電纜、接頭等駐波要好）；按照耦合器技術(shù)規(guī)格設(shè)置測試頻點；按下圖所示連接儀器與被測件，在網(wǎng)絡(luò)分析儀上讀出所測頻率點的端口回波損耗（駐波）和耦合度，其參數(shù)應(yīng)滿足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)要求。S11:耦合端回波損耗（駐波

12、）；S21：隔離度。154.4.耦合器的測試方法耦合器的測試方法 網(wǎng)絡(luò)分析儀 信號輸出 信號輸入 輸入端 輸出端 耦合端 被測耦合器 匹配負載 164.4.耦合器的測試方法耦合器的測試方法4.2.3 耦合器輸入/輸出插入損耗測量步驟和方法按下圖所示連接設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)分析儀開機預(yù)熱半小時后，對儀器校準。備好測試所需連接器和匹配負載（測試系統(tǒng)的電纜、接頭等駐波要好）；在網(wǎng)絡(luò)分析儀上讀出所測頻率點的端口回波損耗（駐波）和耦合度，其參數(shù)應(yīng)滿足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)要求。S21:輸入/輸出傳輸損耗。S22：直通輸出端回波損耗。174.4.耦合器的測試方法耦合器的測試方法 網(wǎng)絡(luò)分析儀 信號輸出 信號輸入 輸入端 輸出

13、端 耦合端 被測耦合器 匹配負載 185 5耦合器常見問題及解決方法耦合器常見問題及解決方法5.1若端口駐波比偏大，先檢查一下裝配是否完好，耦合腔蓋板是否壓緊。5.2若沒有駐波，一般可能是電阻負載沒有裝，或焊接短路。5.3對于微帶耦合器，一般在耦合偏強的時候，駐波比同時會變大，這時把第一節(jié)割一下，使耦合減弱一點就可以了，相反在第一節(jié)處貼一點，就可以了。5.4 對于微帶耦合器，若方向性不能達標(biāo)，一般的情況在原拐角補償處加一點或割一點就可以。5.5 對于腔體耦合器，一般在耦合度偏離指標(biāo)較大時，駐波也會隨之變大，調(diào)整兩耦合桿間距即可得到改善。5.6 對于腔體耦合器，若方向性不能達標(biāo)，可以改變支撐介質(zhì)

14、尺寸或增減數(shù)量來調(diào)節(jié)。無源器件功分器19;.201.1.功分器的基本原理功分器的基本原理 在射頻、微波工程應(yīng)用中，常常需要把功率信號按照一定的比例分配到支路當(dāng)中去，功分器就是用于實現(xiàn)這種功能的無源器件。一般只有一個輸入端口，有兩個或兩個以上的輸出端口。功分器基本要求是：輸入功率按照一定的比例分配，各輸出口之間相互隔離（腔體功分器無隔離要求），以及各輸入輸出口必須匹配。將兩路或多路功率信號合并到單個通路上去的無源器件稱為合路器，包括兩個或多個輸入端口，一個輸出端口。可以把合路器看作是功分器的逆運用。212.2.功功分器的分類分器的分類 2.1按照分配的支路個數(shù)可以分為：二功分器、三功分器、四功分

15、器等；2.2按照分配比例可以分為：等分的和不等分的；2.3按照頻率范圍可以分為：寬帶的和窄帶的；2.4還可以根據(jù)其它方式劃分：如帶隔離的，不帶隔離的等。222.2.功功分器的分類分器的分類目前，我們使用的都是等分功分器，頻率范圍800-2500MHz。常簡單劃分為微帶的和腔體的兩種形式。用于工程上的微帶功分器一般帶隔離電阻，所以輸出口互相隔離，功率容量較小，為50W。特點是結(jié)構(gòu)簡單，容易生產(chǎn)，造價較低。另一種是同軸腔體功分器，特點是插損小，功率容量大，但是輸出端口沒有隔離，常用于分配功率信號至多個發(fā)射天線。232.2.功功分器的分類分器的分類 微 帶 功 分 器 腔 體 功 分 器 243.3

16、.功器的技術(shù)指標(biāo)及含義功器的技術(shù)指標(biāo)及含義3.1幅度平衡Amplitude Balance等分功分器定義為各端口插入損耗的差值，用dB表示。3.2插入損耗 insertion loss發(fā)射機輸出功率和接收機輸入功率通過功分器引起的傳輸損耗。3.3電壓駐波比 VSWR功分器（合路器）的兩個端口與標(biāo)稱阻抗負載相連接，另一端口與無損耗傳輸線相連接并當(dāng)作其負載時，該傳輸線中駐波電壓的最大值與最小值之比。3.4隔離度 Isolation功分器的一個輸出端口對于其它輸出端口的隔離程度。253.3.功器的技術(shù)指標(biāo)及含義功器的技術(shù)指標(biāo)及含義3.5微帶功分器技術(shù)指標(biāo) 一分二 一分三 一分四 頻率范圍（MHz）

17、8002500 8002500 8002500 分配比（dB） 3 4.78 6 插入損耗（dB） 3.4 5.3 6.6 幅度平衡度（dB） 0.2 0.35 0.35 端口駐波 1.25 1.25 1.25 隔離度（dB） 20 20 20 功率容量 50W（連續(xù)波） 溫度范圍（C） -25+65 相對濕度 595 接頭形式 NF 外形尺寸（mm） 505821 777521 777521 263.3.功器的技術(shù)指標(biāo)及含義功器的技術(shù)指標(biāo)及含義3.6腔體功分器技術(shù)指標(biāo) 一分二 一分三 一分四 頻率范圍（MHz） 8002500 8002500 8002500 分配比（dB） 3 4.78 6

18、 插入損耗（dB） 3.2 5.2 6.5 幅度平衡度（dB） 0.2 0.35 0.35 端口駐波 1.25 1.25 1.25 隔離度（dB） 20 20 20 功率容量 200W（連續(xù)波） 溫度范圍（C） -25+65 相對濕度 595 接頭形式 NF 外形尺寸（mm） 1656025 2056035 2256060 27 4.功分器的測試方法功分器的測試方法 各項指標(biāo)測試方法與耦合器測試方法相同。 285.5.常見問題及解決方法常見問題及解決方法 5.1如果端口駐波較大或沒有駐波，檢查一下接頭是否裝好，焊接有沒有短路，焊點是否符合要求。必要時，可以切割微帶線或貼銅箔來調(diào)整。5.2如果插入損耗起伏較大，檢查螺釘是否裝好，是否保證電路板接地良好。5.3如果隔離度不滿足要求，檢查電阻值是否正確，可以適當(dāng)改變焊接位置進行調(diào)整。無源器件3dB電橋29;.3013dB電橋的基本原理電橋的基本原理 3dB電橋是一種四端口網(wǎng)絡(luò)，包括兩個輸入端口和兩個輸出端口，用作合路器時，其中一個輸出端口接匹配負載。一般的3dB電橋采用分支線結(jié)構(gòu)，它由兩根平行傳輸線組成，通過一些分支線實現(xiàn)耦合。在中心頻率上，分支線的長度及其間的間隔都是四分之一波長。分支線定向耦合器可以是微帶線、同軸線、