功分器

功分器從結(jié)構(gòu)上分為兩大類(lèi):

(一)無(wú)源功分器，它的主要特點(diǎn)是:工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基本上無(wú)噪聲;而它的主要缺點(diǎn)是接入損耗太大。

(二)有源功分器由放大器組成，它的主要特點(diǎn)是:有增益，隔離度較高，而它的主要缺點(diǎn)是有噪聲，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些，工作穩(wěn)定性相對(duì)較差。功分器輸出的端口有二功分，三功分，四功分，六功分，八功分，十二功分。

下面對(duì)幾種常見(jiàn)的微帶功分器進(jìn)行分析與對(duì)比:

一、微帶分支線定向耦合器

微帶分支線定向耦合器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由兩根平行導(dǎo)帶組成，通過(guò)兩條分支導(dǎo)帶實(shí)現(xiàn)耦合，分支導(dǎo)帶的長(zhǎng)度及其間隔均為四分之一線上波長(zhǎng)。理想情況下端口1輸入無(wú)反射，輸入的功率由2、3端口輸出，端口4無(wú)輸出，即1、4端口相互隔離。由微波理論中的奇偶模分析法可以計(jì)算出，對(duì)于功率平分的情況，分支導(dǎo)帶的特性阻抗與輸入輸出線相同，而平行導(dǎo)帶的特性阻抗為輸入輸出線的1/，S12與S13有π/2的相位差。微帶分支線電橋主要用作微帶平衡混頻器，由于端口1和4相互隔離，故本振和信號(hào)互不影響，同時(shí)由微帶線的平面特性，混頻晶體很容易連接在端口上，電路結(jié)構(gòu)既簡(jiǎn)單又緊湊。

二、Wilkinson功分器

Wilkinson功分器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其輸入線和輸出線的特性阻抗都是。對(duì)于功率平分的情況，輸入和輸出口間的分支線特性阻抗=，線長(zhǎng)為四分之一線上波長(zhǎng)，在分支線末端跨接一個(gè)電阻R，其值為2。由微波理論可以證明，這種功分器當(dāng)2、3口接匹配負(fù)載時(shí)，1口的輸入無(wú)反射，反過(guò)來(lái)對(duì)2、3口也如此。由端口1輸入的功率被平分到端口2和3，且2、3端口間相互隔離。

三、雙線二分器

雙線二分器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，而且能夠根據(jù)給定的輸入阻抗靈活地調(diào)整分支線的特性阻抗以達(dá)到良好的匹配，因此在天線的饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用，但它的缺點(diǎn)在于輸出端之間沒(méi)有很好的隔離。

對(duì)上述幾種功分器的性能作對(duì)比如下:

功分器的技術(shù)指標(biāo)包括頻率范圍、承受功率、主路到支路的分配損耗、輸入輸出間的插入損耗、支路端口間的隔離度、每個(gè)端口的電壓駐波比等。

這是各種射頻/微波電路的工作前提，功分器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與工作頻率密切相關(guān)。必須首先明確分配器的工作頻率，才能進(jìn)行下面的設(shè)計(jì)。

在大功分器/合成器中，電路元件所能承受的最大功率是核心指標(biāo)，它決定了采用什么形式的傳輸線才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)。一般地，傳輸線承受功率由小到大的次序是微帶線、帶狀線、同軸線、空氣帶狀線、空氣同軸線，要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)選擇用何種線。

指的是信號(hào)功率經(jīng)過(guò)理想功率分配后和原輸入信號(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)得與理論值接近的分配損耗)

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分配損耗的實(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;微帶的則根據(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-理論分配損耗=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(即分配損耗+插損):3.5dB/5.5dB/6.5dB等來(lái)表示二/三/四功分器的插損。

功分器技術(shù)規(guī)格

指的是功分器輸出各端口之間的隔離，通常也會(huì)根據(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。

支路端口間的隔離度是功分器的另一個(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端口輸出，而不應(yīng)該從其他支路輸出，這就要求支路之間有足夠的隔離度。

指的是輸入/輸出端口的匹配情況，由于腔體功分器的輸出端口不是50歐姆，所有對(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。

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。

一般標(biāo)稱(chēng)都是寫(xiě)800~2200MHz，實(shí)際上要求的頻段是:824-960MHz加上1710~2200MHz，中間頻段不可用。有些功分器還存在800~2000MHz和800~2500MHz頻段

指的是在整個(gè)可用頻段內(nèi)插損含分配損耗的最大值和最小值之間的差值，一般為:0.2~0.5dB。

舉一個(gè)農(nóng)村澆水的例子。老張有兩塊面積一樣的白菜地，分別在水井的南北兩側(cè)。輪到他澆水的時(shí)候，他把水流一分為二，分別流向南北兩側(cè)的菜地，如圖1所示，然后自己坐在樹(shù)蔭下乘涼。

功分器是實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)等功率分配的射頻器件。二功分器一般有一個(gè)輸入口和兩個(gè)輸出口，如圖2所示。三功分器則有一個(gè)輸入口和3個(gè)輸出口;當(dāng)然還有四功分器。插入損耗是功分器的重要指標(biāo)。無(wú)線信號(hào)經(jīng)二功分后能量損失10log2=3dB，再加上無(wú)源器件本身的介質(zhì)損耗0.5dB，二功分的插入損耗一般為3.5dB，如圖3所示;同理，三功分的插入損耗一般為5.3dB，四功分的插入損耗一般為6.5dB。

1、400MHz-500MHz頻率段二、三功分器，應(yīng)用于一般無(wú)線電通訊、鐵路通信以及450MHz無(wú)線本地環(huán)路系統(tǒng)。

2、800MHz-2500MHz頻率段二、三、四微帶系列功分器，應(yīng)用于GSM/CDMA/PHS/WLAN室內(nèi)覆蓋工程。

3、800MHz-2500MHz頻率段二、三、四腔體系列功分器，應(yīng)用于GSM/CDMA/PHS/WLAN室內(nèi)覆蓋工程。

4、1700MHz-2500MHz頻率段二、三、四腔體系列功分器，應(yīng)用于PHS/WLAN室內(nèi)覆蓋工程。

5、800MHz-1200MHz/1600MHz-2000MHz頻率段小體積設(shè)備內(nèi)使用的微帶二、三功分器。

問(wèn):分配器，分支器和功分器是同一類(lèi)器件嗎?它們有什么不同，可以互相代換嗎?

答:肯定它們不是同一類(lèi)器件;其用途和作用也不盡相同。分配器是有線電視傳輸系統(tǒng)中分配網(wǎng)絡(luò)里最常用的器件，它的功能是將一路輸入有線電視信號(hào)均等的分成幾路輸出，通常有二路，四路，六路等。隨著有線電視網(wǎng)絡(luò)的頻率不斷提升，功能不斷加強(qiáng)，因此對(duì)分配器的要求也不斷提高。工作的頻率范圍5MHz-870MHz，甚至更寬;有線電視網(wǎng)絡(luò)中射頻的各種接口阻抗均為75Ω，為實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，因此分配器輸入端和輸出端阻抗均為75歐;分配損失即插損，在系統(tǒng)中總希望接入分配器的損耗越小越好，分配損失的大小與分配路數(shù)是有直接關(guān)系的，二路分配器的分配損失一般在3.5dB，四路分配器的分配損失一般在8dB。分配器在使用中還可分為電流通過(guò)型、雙向通過(guò)型;戶外型、戶內(nèi)型等等。分支器的功能是從所傳輸?shù)挠芯€電視信號(hào)中取出一部分饋送給支線或用戶終端，其余大部分信號(hào)則仍按原方向繼續(xù)傳輸。通常有一分支器、二分支器、四分支器等等，其他性能和分配器大致是一樣的。功分器的功能是將一路輸入的衛(wèi)星中頻信號(hào)均等的分成幾路輸出，通常有二功分、四功分、六功分等等。功分器的工作頻率是950MHz-2150MHz，衛(wèi)視燒友想必對(duì)功分器是再熟悉不過(guò)了。以上三個(gè)器件的用途和性能是完全不同的，但在日常使用中往往容易把名稱(chēng)混淆了，使得人們?cè)谑褂弥腥菀桩a(chǎn)生困惑。

設(shè)備類(lèi)型:功分器

頻率范圍:2400-2483MHz

最大功率:垂直或水平W

工作溫度:-45℃-80℃

工作濕度:5% - 95%

存儲(chǔ)溫度:-45-80℃

存儲(chǔ)濕度:5% - 95%

基本規(guī)格

設(shè)備類(lèi)型

功分器

頻率范圍

2400-2483MHz

最大功率

垂直或水平W

工作濕度:10% - 95%

存儲(chǔ)溫度:-30℃-85℃

存儲(chǔ)濕度:5% - 95%

基本規(guī)格

設(shè)備類(lèi)型

功分器

頻率范圍

無(wú)