科普:常用天线和射频无源器件技术(下)

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三、无源器件概述

3.1 微波无源器件概述

  • Ø无源器件分为线性器件与非线性器件。

  • Ø线形无源器件又有互易与非互易之分。

  • Ø线形互易元件只对微波信号进行线形变换而不改变频率特性,并满足互易原理。

    通常我们所说的无源器件指的都是线性互易元件。

3.2 线性互易元件树状图

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3.3 功分器

  • Ø功分器是一种将一路输出信号能量分成两路或多路输出的器件。

    本质上是一个阻抗变换器。

  • Ø是否可以将功分器逆用以取代合路器呢?

  • Ø在做为合成器使用时,不仅需要高隔离,低驻波比,更侧重于要求承受大功率。

    考虑到常用的腔体功分器输出端口不匹配,大驻波;微带功分器反向承受低功率的特点,我们不建议使用功分器逆用来取代合路器。

3.4功分器的分类

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3.5功分器分类比较

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3.6腔体功分器特点

  • Ø腔体功分器,采用优质合金作为导体,填充介质为空气;

  • Ø能承受比较大的功率,最大可达200W;而介质损耗,导体损耗基本上可忽略不计,插入损耗小,能做到0.1dB以下。

  • Ø但由于没有隔离电阻,输出端口隔离度很小,因此腔体功分器不能作为功率合成器使用。

3.7 功分器测试指标示意图

如图所示,1口可测得驻波比;2,3口可测得插入损耗,而由于腔体功分器本身的器件特点,输出口驻波以及输出口的隔离不作为声明值提出。

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四、耦合器介绍

4.1耦合器

  • Ø耦合器是一种将输入信号的能量通过电场、磁场耦合分配出来一部分成为耦合端输出,剩余部分成为输出端输出,以完成功率分配的元件。

  • Ø 耦合器的功率分配是不等分的。

    又称功率取样器。

4.2四口网络耦合器原理说明图

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4.3 耦合器分类

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4.4 定向耦合器

  • Ø定向耦合器常用与对规定流向微波信号进行取样,主要目的是分离及隔离信号,或是相反地混合不同的信号,在无内负载时,定向耦合器往往是一四端口网络.

  • Ø定向耦合器常有两种方法实现

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4.5 腔体耦合器

特点:承载大功率,表现低损耗。

原因:

1.腔体内部填充介质为空气,在传输过程中,因空气介质原因引起的介质耗散要低得多。

2.其耦合线带一般采用导电性良好的导体(如铜表面镀银)制成,导体损耗基本上可忽略不计。

3.腔体体积大,散热快.承受高功率。

4.6耦合器指标测试示意简图

如图所示,其中,方向性=隔离度-耦合度,无法接读取数据。

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五、3dB电桥介绍

5.13dB电桥

3dB电桥耦合器是定向耦合器的一种。

作为功率合成器使用时,两路输入信号接入互为隔离端口,而耦合输出和直通输出端口互易.如作为两路输出,不考虑损耗,则输入信号功率之和平分于两输出口。

而当作为单端口输出使用时,另一输出端必须连接匹配功率负载以吸收该端口的输出功率,否则将严重影响到系统传输特性,而这同时,也带来了附加的3dB损耗,这对于系统应用来说,对其有源部分的成本和可靠性都会有影响.

5.2主要工程应用

主要应用于同频段内不同载波间的合路应用。

由于电路和加工装配上的离散性,电桥耦合器输入端口的隔离度比较低,不建议应用在不同频段间的合路应用。

综上,在异频合路应用时,除了同频段内相临载频(如GSM下行频段内的相临载频)等只能采用3dB电桥而不适用双工/多工合路器情况外,建议在使用中优先选用双工/多工合路器,以改善系统的性能指标,增加可靠性.

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5.3功分器VS耦合器

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六、合路器介绍

6.1合路器

  • Ø作用:

    将多路信号合成一路信号输出

  • Ø分类:

    按实际合路频段进行分类

6.2 合路器VS电桥VS功分器

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七、衰减器介绍

7.1衰减器

  • Ø衰减器是二端口互易元件

  • Ø衰减器最常用的是吸收式衰减器.

  • Ø工程中通常使用的是同轴型衰减器,由“π”型或“T”型衰减网络组成。

  • Ø同轴衰减器通常有固定及可变衰减两种。

  • Ø衰减器主要用于检测系统中控制微波信号传输能量、消耗超额能量,因而扩展信号测量的动态范围,诸如功率计,频谱分析仪,放大器,接收器等。

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