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功分器、耦合器、电桥、双工器 原理与分析

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功分器、耦合器、电桥、双工器 原理与分析

本文主要介绍通信链路上的部分无源器件,介绍器件的外观、作用、种类、主要技术指标定义和范围等。

1功分器

1)功分器的作用:是将功率信号平均地分成几份,给不同的覆盖区使用。 2)种类:功分器一般有二功分、三功分和四功分3种。

功分器从结构上分一般分为:微带和腔体2种。腔体功分器内部是一条直径由粗到细程多个阶梯递减的铜杆构成,从而实现阻抗的变换,二微带的则是几条微带线和几个电阻组成,从而实现阻抗变换.

3)主要指标:包括分配损耗、插入损耗、隔离度、输入输出驻波比、功率容限、频率

范围和带内平坦度。 以下对各项指标进行说明:

l 分配损耗:指的是信号功率经过理想功率分配后和原输入信号相比所减小

的量。此值是理论值,比如二功分3dB,三功分是4.8dB,四功分是6dB。(因功分器输出端阻抗不同,应使用端口阻抗匹配的网络分析仪能够测

得与理论值接近的分配损耗)

耦合器和三功分器图示

分配损耗的理论计算方法:如上图所示。比如有一个30dBm的信

号,转换成毫瓦是1000毫瓦,将此信号通过理想3功分器分成3份的话,每份功率=1000÷3=333.33毫瓦,将333.33毫瓦转换成dBm=10lg333.33=25.2dBm, 那么理想分配损耗=输入信号-输出功率=30-25.2=4.8dB,同样可以算出2功分是3dB,4功分是6dB

l 插入损耗:指的是信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相

比所减小的量再减去分配损耗的实际值,(也有的地方指的是信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相比所减小的量)。插入损

耗的取值范围一般腔体是:0.1dB以下;微带的则根据二、三、四功分器不同而不同约为:0.4~0.2dB、0.5~0.3dB、0.7~0.4dB。

插损的计算方法:通过网络分析仪可以测出输入端A到输出端B、C、D的损耗,假设3功分是5.3dB,那么,插损=实际损耗-理论分配损耗=5.3dB-4.8dB=0.5dB.

微带功分器的插损略大于腔体功分器,一般为0.5dB左右,腔体的一般为0.1dB左右。由于插损不能使用网络分析仪直接测出,所以一般都以整个路径上的损耗来表示(即分配损耗+插损):3.5dB/5.5dB/6.5dB等来表示二/三/四功分器的插损。

l 隔离度:指的是功分器输出各端口之间的隔离,通常也会根据二、三、四

功分器不同而不同约为:18~22dB、19~23dB、20~25dB。

隔离度可通过网络分析仪测,直接测出各个输出端口之间的损耗,如

上图淡蓝色曲线所示,BC间,及 CD间的损耗。

l 输入/输出驻波比:指的是输入/输出端口的匹配情况,由于腔体功分器的

输出端口不是50欧姆,所有对于腔体功分器没有输出端口的驻波要求,输入端口要求则一般为:1.3~1.4 甚至有1.15的;微带功分器则每个端口都有要求,一般范围为输入:1.2~1.3 输出:1.3~1.4。

l 功率容限:指的是可以在此功分器上长期(不损坏的)通过的最大工作功

率容限,一般微带功分器为:30~70W平均功率,腔体的则为:100~500W平均功率。

l 频率范围:一般标称都是写800~2200MHz,实际上要求的频段是:824-

960MHz加上1710~2200MHz,中间频段不可用。有些功分器还存在800~2000MHz和800~2500MHz频段

l 带内平坦度:指的是在整个可用频段内插损含分配损耗的最大值和最小值

之间的差值,一般为:0.2~0.5dB。

2耦合器

1) 耦合器的作用是将信号不均匀地分成2分(称为主干端和耦合端,也有的

称为直通端和耦合端)

2)种类:耦合器型号较多如5 dB、10 dB、15 dB、20 dB、25 dB、30 dB等。

从结构上分一般分为:微带和腔体2种。腔体耦合器内部是2条金属杆,组成的一级耦合.

微带耦合器内部是2条微带线,组成的一个类似于多级耦合的网络. 3主要指标:耦合度、隔离度、方向性、插入损耗、输入输出驻波比、功率容限、频段范围、带内平坦度。 以下对各项指标进行说明:

l 耦合度:信号功率经过耦合器,从耦合端口输出的功率和输入信号功率直

接的差值。(一般都是理论值如:6dB、10dB、30dB等)

耦合器和三功分器图示

耦合度的计算方法:如上图所示。是 信号功率 C-A 的值 比如输入信号A为30dBm 而耦合端输出信号C为24dBm 则耦合度=C-A=30-24=6dB,所以此耦合器为6dB耦合器。因为耦合度实际上没有这么理想,一般有个波动的范围,比如标称为6dB的耦合器,实际耦合度可能为:5.5~6.5之间波动。

l 隔离度:指的是输出端口和耦合端口之间的隔离;一般此指标仅用于衡量

微带耦合器。并且根据耦合度的不同而不同:如:5-10dB为18~23dB,15dB为20~25dB,20dB(含以上)为:25~30dB;腔体耦合器的隔离度非常好所以没有此指标要求。

计算方法:如上图指的是图中的淡蓝色曲线上的损耗,使用网络分析仪将信号由B输入,测C处减小的量即为隔离度。

l 方向性:指的是输出端口和耦合端口之间的隔离度的值再减去耦合度的值

所得的值,由于微带的方向性随着耦合度的增加逐渐减小最后30dB以上

基本没有方向性,所以微带耦合器没有此指标要求,腔体耦合器的方向性一般为:1700~2200MHz时:17~19dB,824~960MHz时:18~22dB。 计算方法:方向性=隔离度-耦合度

例如6dB的隔离度是38dB,耦合度实测是

6.5dB,则方向性=隔离度-耦合度=38-6.5=31.5dB。

l 插入损耗:指的是信号功率经过耦合器至输出端出来的信号功率减小的值

再减去分配损耗的值所得的数值。一般插损对于微带耦合器则根据耦合度不同而不同,一般为:10dB以下的:0.35~0.5dB,10dB以上的:0.2~0.5dB。

计算方法:由于实际上耦合器的内导体是有损耗的,如上图所示以6dB耦合

器为例,在实际测试中假设输入A是:30dBm,耦合度实测是:6.5dB,输出端的理想值是28.349dBm(根据实测的输入信号,和耦合度可以计算得出),再实测输出端的信号,假设是27.849dBm,那么插损=理论输出功率-实测输出功率=28.349-27.849=0.5dB;

l 输入/输出驻波比:指的是输入/输出端口的匹配情况,各端口要求则一般

为:1.2~1.4;

l 功率容限:指的是可以在此耦合器上长期(不损坏的)通过的最大工作功

率容限,一般微带耦合器为:30~70W平均功率,腔体的则为:100~200W平均功率。

l 频率范围:一般标称都是写800~2200MHz,实际上要求的频段是:824-

960MHz加上1710~2200MHz,中间频段不可用。有些功分器还存在800~2000MHz和800~2500MHz频段

l 带内平坦度:指的是在整个可用频段耦合度的最大值和最小值之间的差

值,微带一般为:0.5~0.2dB。腔体:由于耦合度是一条曲线,所以没有此要求。

耦合损耗:理想的耦合器输入信号为A,耦合一部分到B,则输出端口C必定就要有所减少。耦合器和功分器均为无源器件,在工作中不使用电源(即不消耗能源),没有功率补充,因为能量是守恒的,输入信号与多个输出信号之和相等(不计插入损耗)。

计算方法是:首先将所以端口的“dBm”功率转换成“毫瓦”为单位表示,比如A输入端的功率原来是30dBm,转换成“毫瓦”是1000毫瓦,而耦合端的输出是25.5dBm(先假设用的是6dB耦合器,并且6dB耦合器实际耦合度是6.5dB),将25.5dBm转换成毫瓦是:316.23毫瓦。再假设此耦合器没有其它损耗,那么剩下的功率应该是1000-316.23=683.77毫瓦,全部由输出端输出。将683.77毫瓦转换成“dBm”=28.349, 那么此耦合器的耦合损耗就等于输入端的功率(dBm)-输出端的功率(dBm)=30dBm-28.349dBm=1.651dB,这个值指的是耦合器没有额外损耗(器件损耗)的情况下的耦合损耗。

微带耦合器平坦度: 10dB以下一般为0.5dB,10~20dB一般为1.5dB,20~30一般为2.0dB

腔体耦合器的平坦度:由于腔体耦合器的耦合度是一条类似于抛物线的曲线,所以平坦度非常差.实际使用中表示起来比较困难可以参考下表:

3合路器和电桥

1) 作用:合路器的主要作用是将几路信号合成起来.

双频合路器照片 电桥照片

2)种类:合路器分为双频合路器和电桥合路器2种。双频合路器分为GSM/CDMA两网合路器和GSM/DCS两网合路器。

3)工作机理说明:双频合路器的工作原理类似于双工器,但要求被合成的信号不在同一频段范围内,比如G网和C网,G网和D网,有C网和D网之间的合路均可以才用双工合路器,而且双频合路器具有插损低(有的只有零点几dB)隔离度大(大于70~90dB) 等特点。由于C网二次谐波落在D网内,因此,C网和D网的隔离度比其他种类的小约10 dB。当被合路的信号在同一频段内是就只能采用电桥合路器了.电桥合路器有合路损耗,比如2合1有3dB的合路损耗,而且电桥合路器的隔离度远远低于双工合路器,一般只有20dB左右。 双工器

双工器是异频双工电台,中继台的主要配件,其作用是将发射和接收讯号相隔离,保证接收和发射都能同时正常工作.它是由两组不同频率的阻带滤波器组成,避免本机发射信号传输到接收机。一般双工器由六个阻带滤波器(陷波器)组成 ,各谐振于发射和接收频率。接收端滤波器谐振于发射频率,并防指发射功率串入接收机,发射端滤波器谐振于接收频率。有些双工器不标发射和接收端而只标LOW和HIGH ,如某双工器LOW=450, HIGH=460, 表示LOW端可联接450兆接收机HIGH端联接460兆发射机,也可将LOW端联接450兆发射机,HIGH端联接460兆接收机,收发频率可颠倒使用,但是不能将发射频率460的机器接置双工器450兆一端以免损坏电台和双工器。

双工器选用:应根据电台发射接收频率定制双工器。400兆收发频率差10MHZ双工器的工作带宽在+-250kHZ可保证隔离度90db左右,单频点工作隔离度可达120db..当使用频率超过双工器额定带宽时,收发隔离度将急剧下降发射驻波增大,接收电路因受发射部分影响灵敏度下降不能正常工作。 业余无线中转台U段一般收发差5兆HZ 使用的双工器采用窄带设计,可保证隔离度不下降但工作带宽变窄 为+-100KHZ. 实践证明使用双工器比用两颗天线收发效果要好。 耦合器与合路器作用正好相反。耦合器用于接收端,合路器用于发射端。耦合器将接收到的无线信号分为几路给不同的接收机,合路器则将几路从不同发射机过来的射频信号合为一路到天线发射。双工器接在天线下面,将发射和接收用一根天线来实现。

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http://hi.baidu.com/starchine/blog/item/822d65883e3bc2bf0e24443c.html

耦合器[浏览次数:约119次]

耦合器是在微波系统中,能够将一路微波功率按比例分配成几路的元件。耦合器的作用是将信号不均匀地分成几分(称为主干端和耦合端,也有的称为直通端和耦合端),主要包括: 定向耦合器、功率分配器以及各种微波分支器件。 这些元器件一般都是线性多端口互易网络, 因此可用微波网络理论进行分析 。

目录

• • •

耦合器的技术指标 耦合器的种类 耦合器的损耗计算

耦合器的技术指标

耦合度:信号功率经过耦合器,从耦合端口输出的功率和输入信号功率直接的差值。

隔离度:指的是输出端口和耦合端口之间的隔离;一般此指标仅用于衡量微带耦合器。并且根据耦合度的不同而不同:如:5-10dB为18~23dB,15dB为20~25dB,20dB(含以上)为:25~30dB;腔体耦合器的隔离度非常好所以没有此指标要求。

方向性:指的是输出端口和耦合端口之间的隔离度的值再减去耦合度的值所得的值,由于微带的方向性随着耦合度的增加逐渐减小最后30dB以上基本没有方向性,所以微带耦合器没有此指标要求,腔体耦合器的方向性一般为:1700~2200MHz时:17~19dB,824~960MHz时:18~22dB。

计算方法:方向性=隔离度-耦合度

插入损耗:指的是信号功率经过耦合器至输出端出来的信号功率减小的值再减去分配损耗的值所得的数值。一般插损对于微带耦合器则根据耦合度不同而不同,一般为:10dB以下的:0.35~0.5dB,10dB以上的:0.2~0.5dB。

输入/输出驻波比:指的是输入/输出端口的匹配情况,各端口要求则一般为:1.2~1.4;

功率容限:指的是可以在此耦合器上长期(不损坏的)通过的最大工作功率容限,一般微带耦合器为:30~70W平均功率,腔体的则为:100~200W平均功率。

频率范围:一般标称都是写800~2200MHz,实际上要求的频段是:824-960MHz加上1710~2200MHz,中间频段不可用。

带内平坦度:指的是在整个可用频段耦合度的最大值和最小值之间的差值,微带一般为:0.5~0.2dB。腔体:由于耦合度是一条曲线,所以没有此要求

耦合器的种类

耦合器-定向耦合器

定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件 , 它是由耦合装置联系在一起的两对传输 系统构成的。 耦合器-波导双孔定向耦合器

波导双孔定向耦合器是最简单的波导定向耦合器, 主、副波导通过其公共窄壁上两个相距d=(2n+1)λg0/4 的小孔实现耦合其中,λg0是中心频率所对应的波导波长, n为正整数, 一般取n=0。 耦合器-双分支定向耦合器

双分支定向耦合器由主线、副线和两条分支线组成, 其中分支线的长度和间距均为中心波长的1/4。 设主线入口线“①”的特性阻抗为, 主线出口线“②”的特性阻抗为(k为阻抗变换比), 副线隔离端“④”的特性阻抗为, 副线耦合端“③”的特性阻抗为, 平行连接线的特性阻抗为Z0p, 两个分支线特性阻抗分别为和。

耦合器-平行耦合微带定向耦合器

平行耦合微带定向耦合器是一种反向定向耦合器, 其耦合输出端与主输入端在同一侧面, 端口“①”为输入口, 端口“②”为直通口, 端口“③”为耦合口, 端口“④”为隔离口。 耦合器-隔离器

隔离器也叫反向器,电磁波正向通过它时几乎无衰减,反向通过时衰减很大。常用的隔离器有谐振式和场移式两种。 耦合器-光电耦合器

光电耦合器件(简称光耦)是把发光器件(如发光二极体)和光敏器件(如光敏三极管)组装在一起,通过光线实现耦合构成电-光和光-电的转换器件。

耦合器的损耗计算

耦合损耗:理想的耦合器输入信号为A,耦合一部分到B,则输出端口C必定就要有所减少。耦合器和功分器均为无源器件,在工作中不使用电源(即不消耗能源),没有功率补充,因为能量是守恒的,输入信号与多个输出信号之和相等(不计插入损耗)。

计算方法是:首先将所以端口的“dBm”功率转换成“毫瓦”为单位表示,比如A输入端的功率原来是30dBm,转换成“毫瓦”是1000毫瓦,而耦合端的输出是25.5dBm(先假设用的是6dB耦合器,并且6dB耦合器实际耦合度是6.5dB),将25.5dBm转换成毫瓦是:316.23毫瓦。再假设此耦合器没有其它损耗,那么剩下的功率应该是1000-

316.23=683.77毫瓦,全部由输出端输出。将683.77毫瓦转换成“dBm”=28.349, 那么此耦合器的耦合损耗就等于输入端的功率(dBm)-输出端的功率(dBm)=30dBm-28.349dBm=1.651dB,这个值指的是耦合器没有额外损耗(器件损耗)的情况下的耦合损耗。 微带耦合器平坦度: 10dB以下一般为0.5dB,10~20dB一般为1.5dB,20~30一般为2.0dB

腔体耦合器的平坦度:由于腔体耦合器的耦合度是一条类似于抛物线的曲线,所以平坦度非常差.

馈线转换头--整理别人发的资料

转换头(转接器)

我们常用的1/2馈线头即为N型J头,又称N-J头

而室分中常用的7/8头为DIN-NJ头,即接馈线端为DIN大小、输出端为NJ头的馈线头

应该是1/2\"DIN型公头,分开说的,前面说馈线端,后面N和DIN说头

DIN头是用来接基站的,耦合基站的时候用; N头是室分的。 ===

线:主要有普通电缆(8D,1/2”,1/2”超柔,7/8,7/16”,13/8”)和泄漏电缆(13/8”,5/4”),

8D,1/2”超柔,主要用作跳线,个别情况在建筑结构复杂区域过弯。

室内分布中一般使用1/2”和7/8”馈线进行信号传输,7/16基站上用的多,13/8偶尔会在大型场所作为主干用。

泄漏电缆一般在隧道等用的多。

头:根据线径来,又分公母头 ,主要有J、K、N、D等,室内分布中还会用到SMA,就是基站和光纤设备上经常看到的小的黄颜色的那种。

■器件名 ◆器件型号 ●单位 ▲别名 连接器转接器 1/2-NJ型连接器 个 公头

连接器转接器 7/8-NJ型连接器 个 公头

连接器转接器 1/2-NK型连接器 个 母头

连接器转接器 7/8-NK型连接器 个 母头

连接器转接器 NJKW转接头 个

直角转接头/弯头

连接器转接器 N型J-J转接头 个 公转公

连接器转接器 N型K-K转接头 个

母转母

连接器转接器 NJ-DINJ型转接器 个 N公转DIN公

连接器转接器 NJ-DINK型转接器 个 N公转DIN母

负载 10W-NJ型负载 个

阻燃馈线 1/2馈线普通阻燃型 米

阻燃馈线 7/8馈线普通阻燃型 米

8D软馈线 米

8D馈线-N型连接器(公头) 个

1/2\"馈线尺寸:1.27cm 7/8\"馈线尺寸:2.2225cm 13/8\"馈线尺寸:4.1275cm

(注:1\"=1in=1inch=1英寸=2.54cm=0.0254m) ---

8D馈线接地用圆柱形N-50KK直通头进行馈线接地,即将8D馈线截断,馈线截断端线头分别制作N-J8C接头,中间用N-50KK直通头串接,再用喉箍把地线铜蕊线固定在直通头上;

a) 主机/分机、天线、耦合器、功分器接口为N-K座,馈线为N-J头;

b) 馈线接头与主机/分机、天线、耦合器连接口连接时,距离馈线接头必须保持50mm长的馈线为直出,方可转弯;

c) 馈线接头与主机/分机、天线、耦合器连接口连接时,必须连接可靠,接头进丝顺畅,不得野蛮死扭。

馈线转弯半径:7/8馈线大于120mm,1/2馈线大于70mm,8D馈线大于50mm;

J 公头 K 母头

天线的接头形式(N型公头/母头、7/16 DIN头)

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