功分器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)第一頁，共二十一頁，2022年，8月28日基本單位

1.

MHz、GHz（Hz、KHz）

描述頻率的單位。２.

dB（dBm、dBc）

在射頻、微波電路中用波的概念來描述能量的傳遞，用功率而不用電壓或電流。

dB－比值。描述衰減或增益。dB＝10lg(p2/p1)。

dBm－比值。功率單位。dBm＝10lg(p/１mw)。

dBc－比值。功率的相對大小。

dBc＝10lg(po/pi)＝po(dBm)-pi(dBm)３.

Ｗ

功率單位。４.

。

描述相位的單位。第二頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－基本概念１.功分器的基本概念

功分器是將輸入的信號的能量按一定的比例分成兩路或多路的器件。

功分器反過來使用就是功率合成器。

圖１功分器的國際通用符號

１為輸入鍛，２、３為輸出端。

第三頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－技術(shù)指標(biāo)２.功分器的技術(shù)指標(biāo)

（１）頻率范圍（２）承受功率（３）分配損耗（４）插入損耗（５）隔離度（６）駐波比（７）幅度平衡（８）相位平衡第四頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－技術(shù)指標(biāo)２.功分器的技術(shù)指標(biāo)（１）頻率范圍－各種射頻／微波電路工作的前提。

表達(dá)方式：起始頻率～終止頻率中心頻率＋帶寬

常用單位：MHz、GHz（２）承受功率－在大功率分配器／合成器中，電路元件所能承受的最大功率是核心指標(biāo)。

表達(dá)方式：峰值功率連續(xù)波功率（平均功率）

常用單位：Ｗ

測試方法：功率試驗(yàn)

備注：功分器中功率承受的薄弱環(huán)節(jié)是電阻，電阻在吸收微波能量之后將微波能量轉(zhuǎn)換成熱能，如果電阻不能良好散熱就會被燒毀。

第五頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－技術(shù)指標(biāo)（３）分配損耗－也叫作功分器的理論損耗。Ad＝10log（1/N）。（４）插入損耗－由于傳輸線的介質(zhì)或?qū)w不理想等因素，由各種非理想狀態(tài)引入的損耗。（IL）

IL＝Ａ－Ad

（Ａ－實(shí)際測量值；

Ad－分配損耗值）

損耗－輸出端與輸入端功率比（＝10lg(pout/pin)。是分配損耗與插入損耗之和，也就是測試時(shí)直接從儀器上讀出的S21值。

常用單位：dB

測試方法：使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀直接測試。測試時(shí)將產(chǎn)品輸入端與被測試的輸出端分別與儀器兩個(gè)通道相連，其余端口端接５０歐姆匹配負(fù)載。此時(shí)，測試出的是產(chǎn)品損耗值，要得到插入損耗值，還需減去產(chǎn)品的分配損耗值（即理論損耗）。

備注：

不等分功分器一般不使用插入損耗的概念，往往使用與標(biāo)稱分配值之間的誤差來確定，其損耗應(yīng)嚴(yán)格按總輸出功率與總輸入功率獲得比值進(jìn)行。

第六頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－技術(shù)指標(biāo)

（５）隔離度－支路端口間的隔離度是功分器的另外一個(gè)重要指標(biāo)。如果從每個(gè)支路端口輸入功率只能從主路輸出，而不能從其它支路輸出時(shí)，就要求支路間有足夠的隔離度。定義為輸出端與輸出端功率比（＝10lg(pout/out)。常用單位：dB

測試方法：使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀直接測試。測試時(shí)將產(chǎn)品被測試的兩輸出端分別與儀器兩個(gè)通道相連，輸入端口端接５０歐姆匹配負(fù)載。

備注１：功分器的隔離主要是由隔離電阻產(chǎn)生的；功分器的隔離度也決定于輸入端的駐波系數(shù)；因此在對功分器進(jìn)行調(diào)試時(shí)，需要注意輸入端駐波與隔離電阻的影響。在調(diào)試中也可以通過隔離的異常情況判斷電阻裝配是否正確。

第七頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－技術(shù)指標(biāo)

備注２：有時(shí)用戶會希望有40dB的隔離度，這種要求合理嗎？l

對功分器來說，不合理。

l

在實(shí)驗(yàn)室條件下，功分器的隔離度可以很高。因?yàn)榇藭r(shí)儀器校準(zhǔn)完畢后，測試端口基本是理想的，同時(shí)試驗(yàn)室使用的連接于輸入端的負(fù)載的駐波較小。如果要求40dB的隔離度的，要求輸入端的駐波為34dB(40dB-3dB-3dB),回波損耗為34dB，此時(shí)要求駐波為1.04，也就是說，實(shí)際使用中必須使用駐波為1.04的器件接在功分器的輸入端，這基本上不可能。

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在窄帶情況下，有的公司說可以達(dá)到40dB的隔離度，這種說法有些勉強(qiáng)，這些40dB隔離度的功分器甚至在測試時(shí)，只要換一個(gè)負(fù)載，就可能使隔離度從40dB降至25dB。

l

如果必須要求40dB的隔離度，必須在功分器的輸出端加隔離器或隔離放大器，這會大大增加成本。同時(shí)這種方法往往只能在窄帶上使用，而且會引入其它的問題，諸如損耗增大，承受功率降低等。

第八頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－技術(shù)指標(biāo)（６）駐波比－回波損耗和駐波均是描述器件端口反射大小的不同的描述。在無反射的理想情況下，回波損耗是負(fù)無窮大，駐波為1，回波損耗為接近0，駐波越接近無窮大，反射就越大。（VSWR）

常用單位：-/dB

(駐波／回波損耗）

測試方法：使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀直接測試。測試時(shí)將產(chǎn)品被測試的端口與儀器兩個(gè)通道相連，其余端口端接５０歐姆匹配負(fù)載。（或是在測試損耗及隔離的過程中一并將駐波進(jìn)行測試。）

備注：駐波都是大于１的。因?yàn)椋厚v波＝（１＋反射系數(shù)）／（１－反射系數(shù)）第九頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－常見問題分析１.頻率偏移功分器的每一級電長度均為中心頻率的λ/4波長，λ/4波長的電長度在我們的設(shè)計(jì)中直接表現(xiàn)為印制線的物理長度。中心頻率越高，對應(yīng)λ/4波長的物理長度越短。因此，當(dāng)產(chǎn)品頻率偏高（或是偏低）時(shí)，我們可以判斷的是印制線的長度短（或長）與標(biāo)準(zhǔn)長度了。２.損耗偏大功分器作為進(jìn)行功率分配的器件，本身是不能放大或是減小信號功率的，它能實(shí)現(xiàn)的只是信號能量的分配，因此我們調(diào)試的時(shí)候只能將損耗調(diào)平，而不能將損耗調(diào)小。另外，在裝配時(shí)接地不好、電阻焊接不平衡、連接器與印制板之間連接不好或是連接器本身指標(biāo)以及印制線鍍層等都會影響產(chǎn)品的損耗。因此，在連接器檢驗(yàn)、印制板加工、裝配等過程中都要嚴(yán)格控制質(zhì)量，以免出現(xiàn)上述的原因引起損耗偏大。第十頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－常見問題分析３.隔離不夠影響隔離指標(biāo)的主要原因就是隔離電阻。因此在隔離指標(biāo)不正常的時(shí)候應(yīng)先檢查隔離電阻阻值是否正確。當(dāng)隔離電阻阻值不正確時(shí)，除了隔離指標(biāo)，還將影響輸出端口駐波，使駐波變差。另外，輸入端口的駐波也會影響隔離指標(biāo)。因此，當(dāng)隔離不夠的時(shí)候應(yīng)先檢查是否是因?yàn)轳v波指標(biāo)太差產(chǎn)生的影響。并且也可以微調(diào)電阻阻值以及電阻附近的印制線達(dá)到改善隔離的目的。

4.駐波超差阻抗不匹配將引起駐波超差，包括連接器與印制線相連產(chǎn)生的突變。因此，一般的調(diào)試方法是找出不匹配點(diǎn)，就近進(jìn)行補(bǔ)償。另外，接地不好也會影響駐波。第十一頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－常見問題分析

5.指標(biāo)不穩(wěn)定連接器問題產(chǎn)生接地不好產(chǎn)生印制線產(chǎn)生第十二頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1.基礎(chǔ)概念

阻抗

低頻電路中，線路的尺寸與工作波長相比是很小的，在信號傳輸中，線路上各點(diǎn)的電壓和電流是一致的。此時(shí)，我們以電壓和電流來描述線路特征。在微波頻率下，線路的尺寸與工作波長相當(dāng)或是大于工作波長了，在信號傳輸中，線路上各點(diǎn)的電壓和電流已經(jīng)是不一樣了。引入阻抗的概念來描述線路的特性。Z=V/I。

Z0=1/YO=（L/C）^0.5表示特征阻抗。是傳輸線上的行波電壓與電流之比。第十三頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

2.功分器設(shè)計(jì)表現(xiàn)

2.1實(shí)現(xiàn)方式

微帶線——功分器（微帶線的形式、影響指標(biāo)的要點(diǎn)：如厚度、介電常數(shù)等）

注意：接地是否良好；印制線與連接器是否匹配（焊接是否良好、印制線與接頭間距是否過大、有無短路現(xiàn)象）；電阻焊接（位置是否準(zhǔn)確；焊接是否良好）。

帶狀線——耦合器（帶狀線的形式、影響指標(biāo)的要點(diǎn)）

注意：是否壓緊；接地是否良好腔體形式——功分器、耦合器

第十四頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

2.功分器設(shè)計(jì)表現(xiàn)

2.2影響參數(shù)

級數(shù)：在相同紋波情況下，級數(shù)越多，頻帶越寬。（不同級數(shù)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖）

阻抗：在產(chǎn)品中，阻抗直接對應(yīng)的是印制線的寬度。阻抗相同的情況下，印制板材料H、ER影響線的寬度。

相同印制板材料：線越寬，阻抗越低；線越窄，阻抗越高。相同阻抗：

ER越高，線越窄；

ER越低，線越寬。

相同ER與阻抗：H越大，線越寬；

H越低，線越窄。

第十五頁，共二十一頁，2022年，8月28日功分器－基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

3.舉例說明

第十六頁，共二十一頁，2022年，8月28日耦合器－基本概念１.耦合器的基本概念

耦合器將信號耦合出一部分能量，耦合出的能量常用于信號的檢測或監(jiān)測，比如功率測量和檢波等。

圖１耦合器的國際通用符號

1C1C22第十七頁，共二十一頁，2022年，8月28日耦合器－技術(shù)指標(biāo)２.耦合器的技術(shù)指標(biāo)

（１）頻率范圍（２）耦合度-耦合精度、波動范圍（３）插入損耗（４）隔離度（５）方向性（６）駐波比第十八頁，共二十一頁，2022年，8月28日基本技術(shù)指標(biāo)－耦合度耦合度波動±0.