功分器、耦合器、電橋、雙工器原理與分析

1、功分器、耦合器、電橋、雙工器 原理與分析本文主要介紹通信鏈路上的部分無源器件，介紹器件的外觀、作用、種類、主要技術(shù)指標(biāo)定義和范圍等。1功分器1）功分器的作用：是將功率信號平均地分成幾份，給不同的覆蓋區(qū)使用。2 ）種類：功分器一般有二功分、三功分和四功分3種。功分器從結(jié)構(gòu)上分一般分為：微帶和腔體 2種。腔體功分器內(nèi)部是一條直徑 由粗到細程多個階梯遞減的銅桿構(gòu)成，從而實現(xiàn)阻抗的變換，二微帶的則是 幾條微帶線和幾個電阻組成，從而實現(xiàn)阻抗變換3）主要指標(biāo)：包括分配損耗、插入損耗、隔離度、輸入輸出駐波比、功率容限、頻率 范圍和帶內(nèi)平坦度。以下對各項指標(biāo)進行說明：l分配損耗：指的是信號功率經(jīng)過理想功率分配

2、后和原輸入信號相比所減小 的量。此值是理論值，比如二功分 3dB,三功分是4.8dB,四功分是6dB。（因功分器輸出端阻抗不同，應(yīng)使用端口阻抗匹配的網(wǎng)絡(luò)分析儀能夠測得與理論值接近的分配損耗）耦合器和三功分器圖示分配損耗的理論計算方法：如上圖所示。比如有一個30dBm的信號，轉(zhuǎn)換 成毫瓦是1000毫瓦，將此信號通過理想3功分器分成3份的話，每份功率=1000- 3= 333.33毫瓦，將333.33毫瓦轉(zhuǎn)換成dBm=10lg333.33=25.2dBm,那么理想分配損耗二輸入信號輸出功率=3025.2=4.8dB,同樣可以算出2功分是3dB, 4功分是6dBl插入損耗：指的是信號功率通過實際功分

3、器后輸出的功率和原輸入信號相 比所減小的量再減去分配損耗的實際值，（也有的地方指的是信號功率 通過實際功分器后輸出的功率和原輸入信號相比所減小的量）。插入損 耗的取值范圍一般腔體是： 0.1dB 以下；微帶的則根據(jù)二、三、四功分 器不同而不同約為： 0.40.2dB 、0.50.3dB 、0.70.4dB 。 插損的計算方法：通過網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測出輸入端 A 到輸出端 B、C、D 的損耗，假設(shè)3功分是5.3dB,那么，插損二實際損耗理論分配損耗二 5.3dB-4.8dB=0.5dB.微帶功分器的插損略大于腔體功分器 , 一般為 0.5dB 左右, 腔體的一般為 0.1dB 左右。由于插損不能使

4、用網(wǎng)絡(luò)分析儀直接測出，所以一般都以整 個路徑上的損耗來表示（即分配損耗插損）： 3.5dB/5.5dB/6.5dB 等 來表示二 / 三/ 四功分器的插損。l 隔離度：指的是功分器輸出各端口之間的隔離，通常也會根據(jù)二、三、四功分器不同而不同約為：1822dB 1923dB 2025dB。隔離度可通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測，直接測出各個輸出端口之間的損耗，如上圖 淡藍色曲線所示，BC間，及CD間的損耗。l 輸入/ 輸出駐波比：指的是輸入 / 輸出端口的匹配情況，由于腔體功分器的 輸出端口不是 50 歐姆，所有對于腔體功分器沒有輸出端口的駐波要求， 輸入端口要求則一般為： 1.31.4 甚至有 1.15 的

5、；微帶功分器則每個端 口都有要求，一般范圍為輸入： 1.21.3 輸出： 1.31.4 。l 功率容限：指的是可以在此功分器上長期（不損壞的）通過的最大工作功率容限，一般微帶功分器為：3070W平均功率，腔體的則為：100500W 平均功率。l頻率范圍：一般標(biāo)稱都是寫8002200MHz實際上要求的頻段是：824960MHZ加上17102200MHz中間頻段不可用。有些功分器還存在 800 2000MHz和 8002500MH瀕段1 帶內(nèi)平坦度： 指的是在整個可用頻段內(nèi)插損含分配損耗的最大值和最小值之間的差值，一般為： 0.20.5dB 。2 耦合器1） 耦合器的作用是將信號不均勻地分成 2分

6、（稱為主干端和耦合端， 也有的 稱為直通端和耦合端 ）2）種類:耦合器型號較多如 5 dB、10 dB、15 dB、20 dB、25 dB、30 dB 等。從結(jié)構(gòu)上分一般分為：微帶和腔體 2種。腔體耦合器內(nèi)部是2條金屬桿, 組成的一級耦合微帶耦合器內(nèi)部是2條微帶線,組成的一個類似于多級耦合的網(wǎng)絡(luò)3主要指標(biāo)：耦合度、隔離度、方向性、插入損耗、輸入輸出駐波比、功 率容限、頻段范圍、帶內(nèi)平坦度。以下對各項指標(biāo)進行說明：l耦合度：信號功率經(jīng)過耦合器，從耦合端口輸出的功率和輸入信號功率直 接的差值。（一般都是理論值如： 6dB 10dB 30dB等）I iM耦合器和三功分器圖示耦合度的計算方法：如上圖所

7、示。是信號功率C-A 的值 比如輸入 信號A為30dBm而耦合端輸出信號C為24dBm則耦合度=C-A= 30-24 = 6dB, 所以此耦合器為6dB耦合器。因為耦合度實際上沒有這么理想，一般有個波 動的范圍，比如標(biāo)稱為6dB的耦合器，實際耦合度可能為：5.56.5之間波 動。l隔離度：指的是輸出端口和耦合端口之間的隔離；一般此指標(biāo)僅用于衡量 微帶耦合器。并且根據(jù)耦合度的不同而不同：女如： 5- 10dB為1823dB, 15dB為2025dB, 20dB （含以上）為：2530dB;腔體耦合器的隔離度 非常好所以沒有此指標(biāo)要求。計算方法：如上圖指的是圖中的淡藍色曲線上的損耗，使用網(wǎng)絡(luò)分析儀

8、將信號由B輸入，測C處減小的量即為隔離度。l方向性：指的是輸出端口和耦合端口之間的隔離度的值再減去耦合度的值 所得的值，由于微帶的方向性隨著耦合度的增加逐漸減小最后30dB以上基本沒有方向性，所以微帶耦合器沒有此指標(biāo)要求，腔體耦合器的方向 性一般為：17002200MHZ寸：1719dB, 824960MHZ寸：1822dB。計算方法：方向性二隔離度-耦合度例如6dB的隔離度是38dB,耦合度實測是6.5dB,則方向性二 隔離度耦合度二38-6.5=31.5dB。l 插入損耗 ：指的是信號功率經(jīng)過耦合器至輸出端出來的信號功率減小的值 再減去分配損耗的值所得的數(shù)值。一般插損對于微帶耦合器則根據(jù)耦

9、合 度不同而不同，一般為：10dB以下的：0.350.5dB,10dB以上的： 0.20.5dB 。計算方法：由于實際上耦合器的內(nèi)導(dǎo)體是有損耗的，如上圖所示以6dB耦合器為例，在實際測試中假設(shè)輸入 A是：30dBm耦合度實測是：6.5dB, 輸出端的理想值是28.349dBm（根據(jù)實測的輸入信號，和耦合度可以計 算得出），再實測輸出端的信號，假設(shè)是 27.849dBm,那么插損二理論輸 出功率實測輸出功率=28.349-27.849=0.5dB ;l 輸入/輸出駐波比：指的是輸入 /輸出端口的匹配情況，各端口要求則一般 為： 1.21.4；l 功率容限 ：指的是可以在此耦合器上長期（不損壞的）

10、通過的最大工作功率容限，一般微帶耦合器為：3070W平均功率，腔體的則為：100200W 平均功率。l頻率范圍：一般標(biāo)稱都是寫8002200MHz實際上要求的頻段是：824 960MHZ加上17102200MHz中間頻段不可用。有些功分器還存在 800 2000MHz和 8002500MH瀕段l 帶內(nèi)平坦度 ：指的是在整個可用頻段耦合度的最大值和最小值之間的差 值，微帶一般為： 0.50.2dB 。腔體：由于耦合度是一條曲線，所以沒有 此要求。耦合損耗：理想的耦合器輸入信號為 A,耦合一部分到B,則輸出端口 C必定就 要有所減少。 耦合器和功分器均為無源器件， 在工作中不使用電源 （即不消耗能

11、 源），沒有功率補充，因為能量是守恒的， 輸入信號與多個輸出信號之和相等 （不 計插入損耗）。計算方法是：首先將所以端口的“ dBm功率轉(zhuǎn)換成“毫瓦”為單位表示，比如A輸入端的功率原來是30dBm轉(zhuǎn)換成“毫瓦”是1000毫瓦，而耦合端的輸出是 25.5dBm （先假設(shè)用的是6dB耦合器，并且6dB耦合器實際耦合度是6.5dB）,將 25.5dBm轉(zhuǎn)換成毫瓦是：316.23毫瓦。再假設(shè)此耦合器沒有其它損耗， 那么剩下 的功率應(yīng)該是1000 316.23=683.77毫瓦，全部由輸出端輸出。將 683.77毫瓦 轉(zhuǎn)換成“ dBm = 28.349,那么此耦合器的耦合損耗就等于輸入端的功率（dBm輸

12、出端的功率（dBm = 30dBn 28.349dBm= 1.651dB,這個值指的是耦合器沒 有額外損耗（器件損耗）的情況下的耦合損耗。微帶耦合器平坦度：10dB以下一般為0.5dB,1020dB 一般為1.5dB,2030 一般為2.0dB腔體耦合器的平坦度：由于腔體耦合器的耦合度是一條類似于拋物線的曲線 所以平坦度非常差.實際使用中表示起來比較困難可以參考下表：3合路器和電橋1）作用：合路器的主要作用是將幾路信號合成起來.滋骷做Q »即師塩雙頻合路器照片電橋照片2） 種類：合路器分為雙頻合路器和電橋合路器2種。雙頻合路器分為 GSM/CDMA網(wǎng)合路器和GSM/DC兩網(wǎng)合路器。3

13、）工作機理說明：雙頻合路器的工作原理類似于雙工器 ，但要求被合成的信 號不在同一頻段范圍內(nèi)，比如G網(wǎng)和C網(wǎng),G網(wǎng)和D網(wǎng)，有C網(wǎng)和D網(wǎng)之間的 合路均可以才用雙工合路器,而且雙頻合路器具有插損低（有的只有零點幾 dB）隔離度大（大于7090dB）等特點。由于C網(wǎng)二次諧波落在D網(wǎng)內(nèi)，因此,C 網(wǎng)和D網(wǎng)的隔離度比其他種類的小約10 dB。當(dāng)被合路的信號在同一頻段內(nèi) 是就只能采用電橋合路器了 .電橋合路器有合路損耗，比如2合1有3dB的合 路損耗,而且電橋合路器的隔離度遠遠低于雙工合路器,一般只有20dB左右。雙工器雙工器是異頻雙工電臺，中繼臺的主要配件，其作用是將發(fā)射和接收訊號相 隔離，保證接收和發(fā)射

14、都能同時正常工作.它是由兩組不同頻率的阻帶濾波器組 成，避免本機發(fā)射信號傳輸?shù)浇邮諜C。一般雙工器由六個阻帶濾波器（陷波器） 組成，各諧振于發(fā)射和接收頻率。接收端濾波器諧振于發(fā)射頻率，并防指發(fā)射 功率串入接收機，發(fā)射端濾波器諧振于接收頻率。有些雙工器不標(biāo)發(fā)射和接收端 而只標(biāo)LOV和HIGH ,如某雙工器LOW=450, HIGH=460,表示LOW端可聯(lián)接450 兆接收機HIGH端聯(lián)接460兆發(fā)射機，也可將LOW端聯(lián)接450兆發(fā)射機,HIGH端 聯(lián)接460兆接收機，收發(fā)頻率可顛倒使用，但是不能將發(fā)射頻率460的機器接置 雙工器450兆一端以免損壞電臺和雙工器。雙工器選用：應(yīng)根據(jù)電臺發(fā)射接收頻率定

15、制雙工器。400兆收發(fā)頻率差10MHZ 雙工器的工作帶寬在+ 250kHZ可保證隔離度90db左右，單頻點工作隔離度可 達120db.當(dāng)使用頻率超過雙工器額定帶寬時，收發(fā)隔離度將急劇下降發(fā)射駐波 增大，接收電路因受發(fā)射部分影響靈敏度下降不能正常工作。業(yè)余無線中轉(zhuǎn)臺U段一般收發(fā)差5兆HZ使用的雙工器采用窄帶設(shè)計，可保證隔離度不下降但工 作帶寬變窄為+ 100KH Z.實踐證明使用雙工器比用兩顆天線收發(fā)效果要好。耦合器與合路器作用正好相反。耦合器用于接收端，合路器用于發(fā)射端。耦 合器將接收到的無線信號分為幾路給不同的接收機，合路器則將幾路從不同發(fā)射機過來的射頻信號合為一路到天線發(fā)射。雙工器接在天線

16、下面，將發(fā)射和接收用 一根天線來實現(xiàn)。來自： ne/blog/item/822d65883e3bc2bf0e24443c.html耦合器瀏覽次數(shù)：約119次耦合器I說I是在微波系統(tǒng)中，能夠?qū)⒁宦肺⒉üβ拾幢壤峙涑蓭茁返脑?耦合 器的作用是將信號不均勻地分成幾分 （稱為主干端和耦合端，也有的稱為直通端和耦 合端），主要包括：定向耦合器、功率分配器以及各種微波分支器件。這些元器件一般都是線性多端口互易網(wǎng)絡(luò)，因此可用微波網(wǎng)絡(luò)理論進行分析 。目錄*耦合器的技術(shù)指標(biāo)*耦合器的種類*耦合器的損耗計算耦合器的技術(shù)指標(biāo)耦合度：信號功率經(jīng)過耦合器，從耦合端口輸出的功率和輸入信號功 率直接的差值。隔離度：指

17、的是輸出端口和耦合端口之間的隔離； 一般此指標(biāo)僅用于 衡量微帶耦合器。并且根據(jù)耦合度的不同而不同：女口： 5 10dB為18 23dB , 15dB 為2025dB , 20dB （含以上）為：2530dB ;腔體耦 合器的隔離度非常好所以沒有此指標(biāo)要求。方向性：指的是輸出端口和耦合端口之間的隔離度的值再減去耦合度 的值所得的值，由于微帶的方向性隨著耦合度的增加逐漸減小最后30dB以上基本沒有方向性，所以微帶耦合器沒有此指標(biāo)要求，腔體耦合器的方 向性一般為：1700 2200MHz 時：17 19dB，824 960MHz 時： 18 22dB 。計算方法：方向性二隔離度-耦合度插入損耗：指的

18、是信號功率經(jīng)過耦合器至輸出端出來的信號功率減小 的值再減去分配損耗的值所得的數(shù)值。一般插損對于微帶耦合器則根據(jù)耦 合度不同而不同，一般為：10dB以下的：0.350.5dB,10dB 以上的: 0.20.5dB。輸入/輸出駐波比：指的是輸入/輸出端口的匹配情況，各端口要求則 般為：1.21.4;功率容限：指的是可以在此耦合器上長期（不損壞的）通過的最大工 作功率容限，一般微帶耦合器為：3070W平均功率，腔體的則為：100 200W 平均功率。頻率范圍：一般標(biāo)稱都是寫8002200MHz，實際上要求的頻段是:824 960MHz 加上17102200MHz，中間頻段不可用。帶內(nèi)平坦度：指的是在

19、整個可用頻段耦合度的最大值和最小值之間的差值，微帶一般為：0.50.2dB 。腔體：由于耦合度是一條曲線，所以沒有此要求耦合器的種類耦合器-定向耦合器定向耦合器是一種具有定向傳輸特性的四端口元件，它是由耦合裝置聯(lián)系在一起的兩對傳輸系統(tǒng)構(gòu)成的。耦合器-波導(dǎo)雙孔定向耦合器波導(dǎo)雙孔定向耦合器是最簡單的波導(dǎo)定向耦合器，主、副波導(dǎo)通過其 公共窄壁上兩個相距d=（2n+1）入gO/4 的小孔實現(xiàn)耦合其中，入gO是中 心頻率所對應(yīng)的波導(dǎo)波長，n為正整數(shù)，一般取n=0。耦合器-雙分支定向耦合器雙分支定向耦合器由主線、副線和兩條分支線組成，其中分支線的長 度和間距均為中心波長的1/4 o設(shè)主線入口線 ”的特性阻

20、抗為，主線 出口線 ”的特性阻抗為（k為阻抗變換比）,副線隔離端 ”的特性阻抗 為,副線耦合端”的特性阻抗為,平行連接線的特性阻抗為ZOp,兩個 分支線特性阻抗分別為和。耦合器-平行耦合微帶定向耦合器平行耦合微帶定向耦合器是一種反向定向耦合器，其耦合輸出端與 主輸入端在同一側(cè)面，端口”為輸入口，端口”為直通口，端口” 為耦合口，端口”為隔離口。耦合器-隔離器隔離器也叫反向器，電磁波正向通過它時幾乎無衰減， 反向通過時衰 減很大。常用的隔離器有諧振式和場移式兩種。耦合器-光電耦合器光電耦合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器 件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實現(xiàn)耦合構(gòu)成電-

21、光和光-電的轉(zhuǎn)換器件。耦合器的損耗計算耦合損耗：理想的耦合器輸入信號為 A，耦合一部分到B，則輸出端口 C必定就要有所減少。耦合器和 功分器 均為無源器件，在工作中不 使用電源（即不消耗能源），沒有功率補充，因為能量是守恒的，輸入信號與多個輸出信號之和相等（不計插入損耗）。計算方法是：首先將所以端口的 “dBm功率轉(zhuǎn)換成 毫瓦”為單位表 示，比如A輸入端的功率原來是30dBm，轉(zhuǎn)換成 毫瓦”是1000毫瓦， 而耦合端的輸出是25.5dBm （先假設(shè)用的是6dB耦合器，并且6dB耦 合器實際耦合度是6.5dB ）,將25.5dBm 轉(zhuǎn)換成毫瓦是：316.23毫瓦。 再假設(shè)此耦合器沒有其它損耗，那

22、么剩下的功率應(yīng)該是1000 -316.23=683.77毫瓦，全部由輸出端輸出。將 683.77 毫瓦轉(zhuǎn)換成“ dBm”= 28.349,那么此耦合器的耦合損耗就等于輸入端的功率（dBm ）輸出端的功率（dBm ）= 30dBm 28.349dBm= 1.651dB這個值指的是耦合器沒有額外損耗（器件損耗）的情況下的耦合損耗。微帶耦合器平坦度：10dB以下一般為0.5dB,1020dB 般為 1.5dB,2030 般為 2.0dB腔體耦合器的平坦度：由于腔體耦合器的耦合度是一條類似于拋物線 的曲線,所以平坦度非常差.饋線轉(zhuǎn)換頭-整理別人發(fā)的資料轉(zhuǎn)換頭（轉(zhuǎn)接器）轉(zhuǎn)接器在通唁傳嗡乘統(tǒng)由主要用于連接

23、器與連集幾之間的連接.對連接醫(yī)起轉(zhuǎn)接作用.N-JJ7/16/N-KJN-JWK我們常用的1/2饋線頭即為N型J頭，又稱N-J頭而室分中常用的7/8頭為DIN-NJ頭，即接饋線端為DIN大小、輸出端為 NJ頭的饋線頭應(yīng)該是1/2"DIN型公頭，分開說的，前面說饋線端，后面N和DIN說頭DIN頭是用來接基站的，耦合基站的時候用;N頭是室分的。線：主要有普通電纜 （8D,1/2 ”，1/2 ”超柔，7/8 , 7/16 ”，13/8 ”）和泄漏電纜（13/8 ”5/4 ”），8D,1/2 ”超柔，主要用作跳線，個別情況在建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域過彎。室內(nèi)分布中一般使用1/2 ”和7/8 ”饋線進行信號傳輸，7/16基站上用的多，13/8偶爾會在 大型場所作為主干用。 泄漏電纜一般在隧道等用的多。SMA就是基