RF器件定向耦合器分析

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摘 要 在射频和微波传输系统中，通常需要准确测试某一功率值，或者将某一输入功率按一定比例分配到各分支电路中去，定向耦合器能够合理的分配信号功率，具备很好的功能。

关键词 定向耦合器；耦合度；方向性；隔离度

中图分类号：TM934 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0000-00

在现代通信中，特别是在微波和射频无线传输的系统中，为了保证较高通信质量，常常需要对某一个功率值进行准确无误的测量，或者是对某一比例支路的功率值进行准确无误的测量，定向耦合器是一个无源的微波器件，可以合理的将某一个输入功率按照某一个特定比例分配到各分支电路中去，在微波系统中得到广泛的应用，具备很好的功能。

1 定向耦合器意义

在射频和微波无线传输系统中， 定向耦合器作为一个无源器件，起着重要的作用，也是微波系统中应用广泛的一种无源器件，例如，在功率分配系统中，用于信号的隔离和混合，在功率量值传递系统中，用于功率的监测和源输出的稳幅，在多路中继通信机中本振源功率分配中，用于功率的分配。定向耦合器能够广泛的应用在微波和rf射频传输系统中，因为其多方面的优点，例如：频段宽、插损耗小、能承受较大的输入功率、使用灵活方便、低成本等等。因为定向耦合器的广泛性，以及近代扫频反射计的核心部件，因此，熟悉定向耦合器的特性，掌握其测量方法很重要。

2 定向耦合器的工作原理

定向耦合器是RF射频和微波器件，它是一种无源器件，具有方向性的器件，通常有单定向耦合器和双定向耦合器两个种类。定向耦合器网络模块有两条线，一个是主线，一个是副线，RF射频功率或者微波功率从主线输入，在主线中传输时经过小孔或间隙等耦合机制，将一部分功率耦合到副线中去，在传输过程中，由于波的干涉和叠加，使耦合过去的功率只是沿着副线中的一个方向传输，这个方向称为“正方向”，而另一方向称“反方向”，反方向几乎没有（或极少）功率传输。理想的定向耦合器有主线1号端口和2号端口，副线3号端口和4号端口，4个端口通过耦合机构彼此耦合。

故定向耦合器的方向性等于隔离度与耦合度之差。

定向耦合器还有一些技术指标：定向耦合器的插损一般都较小，所以对测试结果的影响很小可以忽略不计。定向耦合器的驻波系数一般不大，能承受的功率一般都较大，这是一般类似器件难以达到的。

3 定向耦合器的测试

先将AT6030D频谱仪的输出端和输入端用电缆连接进行校准，然后调节AT6030D频谱仪的中心频率为fc=1500HMz，带宽SPAN为3000MHz。

将定向耦合器模块连接到频谱仪，观察AT6030D频谱仪的频谱，测量插入损耗L。

将定向耦合器网络模块的2号端口与3号端口相互交换位置，然后连接，也就是将2端口接到频谱仪的输入端口，将3端口接到终端，这样，就可以测量定向耦合器的耦合度C。

将定向耦合器模块3端口与4端口相互交换位置，然后连接，即将4端口和频谱仪的输入端口接上，将模块的3端口接到终端，这样就可以测量定向耦合器的隔离度I，其方向性D=I-C。

4 定向耦合器测试数据分析

在对通信系统进行测试和测量的时候，应当选取耦合度比较小的定向耦合器，比如耦合度是20dB或30dB，甚至更小；然而，当定向耦合器应用在功率合成系统中时，或者是应用在信号分配系统中时，就要选择耦合度比较大的定向耦合器，比如耦合度是3dB，5dB和7dB等。

参考文献

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