----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----功分器、耦合器、電橋原理與分析本文主要介紹通信鏈路上的部分無(wú)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(hào)平均地分成幾份，給不同的掩蓋區(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(xì)程多個(gè)階梯遞減的銅桿構(gòu)成,從而實(shí)現(xiàn)阻抗的變換,二微帶的則是幾條微帶線和幾個(gè)電阻組成,從而實(shí)現(xiàn)阻抗變換.

3）主要指標(biāo)：包括安排損耗、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(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行說(shuō)明:

l安排損耗：指的是信號(hào)功率經(jīng)過(guò)抱負(fù)功率安排后和原輸入信號(hào)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(cè)得與理論值接近的安排損耗）

安排損耗的理論計(jì)算方法:比如有一個(gè)30dBm的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成毫瓦是1000毫瓦，將此信號(hào)通過(guò)抱負(fù)3功分器分成3份的話，每份功率＝10003＝333.33毫瓦，將333.33毫瓦轉(zhuǎn)換成dBm＝10lg333.33=25.2dBm,那么抱負(fù)安排損耗＝輸入信號(hào)－輸出功率＝30－25.2=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(hào)功率通過(guò)實(shí)際功分器后輸出的功率和原輸入信號(hào)相比所減小的量再減去安排損耗的實(shí)際值，（也有的地方指的是信號(hào)功率通過(guò)實(shí)際功分器后輸出的功率和原輸入信號(hào)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；微帶的則依據(jù)二、三、四功分器不同而不同約為：0.4~0.2dB、0.5~0.3dB、0.7~0.4dB。

插損的計(jì)算方法：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)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＝實(shí)際損耗－理論安排損耗＝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。由于插損不能使用網(wǎng)絡(luò)分析儀直接測(cè)出，所以一般都以整個(gè)路徑上的損耗來(lái)表示（即安排損耗＋插損）：3.5dB/5.5dB/6.5dB等來(lái)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(huì)依據(jù)二、三、四功分器不同而不同約為：18～22dB、19～23dB、20～25dB。

隔離度可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)，直接測(cè)出各個(gè)輸出端口之間的損耗，如上圖淡藍(lán)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/輸出端口的匹配狀況，由于腔體功分器的輸出端口不是50歐姆，全部對(duì)于腔體功分器沒(méi)有輸出端口的駐波要求，輸入端口要求則一般為：1.3~1.4甚至有1.15的；微帶功分器則每個(gè)端口都有要求，一般范圍為輸入：1.2~1.3輸出：1.3~1.4。

l功率容限：指的是可以在此功分器上長(zhǎng)期（不損壞的）通過(guò)的最大工作功率容限，一般微帶功分器為：30～70W平均功率，腔體的則為：100～500W平均功率。

l頻率范圍：一般標(biāo)稱都是寫(xiě)800～2200MHz，實(shí)際上要求的頻段是：824－960MHz加上1710～2200MHz，中間頻段不行用。有些功分器還存在800～2000MHz和800～2500MHz頻段

l帶內(nèi)平坦度：指的是在整個(gè)可用頻段內(nèi)插損含安排損耗的最大值和最小值之間的差值，一般為：0.2~0.5dB。

2耦合器

1)耦合器的作用是將信號(hào)不勻稱地分成2分(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(hào)較多如5dB、10dB、15dB、20dB、25dB、30dB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(jí)耦合.

微帶耦合器內(nèi)部是2條微帶線,組成的一個(gè)類似于多級(jí)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(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行說(shuō)明:

l耦合度：信號(hào)功率經(jīng)過(guò)耦合器，從耦合端口輸出的功率和輸入信號(hào)功率直接的差值。（一般都是理論值如：6dB、10dB、30dB等）

耦合度的計(jì)算方法：是信號(hào)功率C-A的值。比如輸入信號(hào)A為30dBm而耦合端輸出信號(hào)C為24dBm則耦合度＝C-A＝30-24＝6dB，所以此耦合器為6dB耦合器。由于耦合度實(shí)際上沒(méi)有這么抱負(fù)，一般有個(gè)波動(dòng)的范圍，比如標(biāo)稱為6dB的耦合器，實(shí)際耦合度可能為：5.5~6.5之間波動(dòng)。

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。并且依據(jù)耦合度的不同而不同：如：5－10dB為18～23dB，15dB為20～25dB，20dB（含以上）為：25～30dB；腔體耦合器的隔離度特別好所以沒(méi)有此指標(biāo)要求。

計(jì)算方法：如上圖指的是圖中的淡藍(lán)色曲線上的損耗，使用網(wǎng)絡(luò)分析儀將信號(hào)由B輸入，測(cè)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漸漸減小最終30dB以上基本沒(méi)有方向性，所以微帶耦合器沒(méi)有此指標(biāo)要求，腔體耦合器的方向性一般為：1700～2200MHz時(shí)：17～19dB，824～960MHz時(shí)：18～22dB。

計(jì)算方法：方向性＝隔離度－耦合度

例如6dB的隔離度是38dB，耦合度實(shí)測(cè)是6.5dB，則方向性＝隔離度－耦合度＝38－6.5=31.5dB。

l插入損耗：指的是信號(hào)功率經(jīng)過(guò)耦合器至輸出端出來(lái)的信號(hào)功率減小的值再減去安排損耗的值所得的數(shù)值。一般插損對(duì)于微帶耦合器則依據(jù)耦合度不同而不同，一般為：10dB以下的：0.35~0.5dB,10dB以上的：0.2~0.5dB。

計(jì)算方法：由于實(shí)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(shí)際測(cè)試中假設(shè)輸入A是：30dBm，耦合度實(shí)測(cè)是：6.5dB，輸出端的抱負(fù)值是28.349dBm（依據(jù)實(shí)測(cè)的輸入信號(hào)，和耦合度可以計(jì)算得出），再實(shí)測(cè)輸出端的信號(hào)，假設(shè)是27.849dBm,那么插損＝理論輸出功率－實(shí)測(cè)輸出功率＝28.349-27.849=0.5dB；

l輸入/輸出駐波比：指的是輸入/輸出端口的匹配狀況，各端口要求則一般為：1.2~1.4；

l功率容限：指的是可以在此耦合器上長(zhǎng)期（不損壞的）通過(guò)的最大工作功率容限，一般微帶耦合器為：30～70W平均功率，腔體的則為：100～200W平均功率。

l頻率范圍：一般標(biāo)稱都是寫(xiě)800～2200MHz，實(shí)際上要求的頻段是：824－960MHz加上1710～2200MHz，中間頻段不行用。有些功分器還存在800～2000MHz和800～2500MHz頻段

l帶內(nèi)平坦度：指的是在整個(gè)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：0.5~0.2dB。腔體：由于耦合度是一條曲線，所以沒(méi)有此要求。

耦合損耗：抱負(fù)的耦合器輸入信號(hào)為A，耦合一部分到B，則輸出端口C必定就要有所削減。耦合器和功分器均為無(wú)源器件，在工作中不使用電源（即不消耗能源），沒(méi)有功率補(bǔ)充，由于能量是守恒的，輸入信號(hào)與多個(gè)輸出信號(hào)之和相等（不計(jì)插入損耗）。

計(jì)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(lái)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(shí)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(méi)有其它損耗，那么剩下的功率應(yīng)當(dāng)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(gè)值指的是耦合器沒(méi)有額外損耗（器件損耗）的狀況下的耦合損耗。

微帶耦合器平坦度:10dB以下一般為0.5dB,10~20dB一般為1.5dB,20~30一般為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,所以平坦度特別差.實(shí)際使用中表示起來(lái)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(hào)合成起來(lái).

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兩網(wǎng)合路器和GSM/DCS兩網(wǎng)合路器。

3）工作機(jī)理說(shuō)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(hào)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