定向耦合器的主要性能指标
定向耦合器及其等效电路图如下:
如图(b)所示,在理想情况下,当信号功率从端口1输入时,输出功率只应出现在端口2和端口3,而端口4是完全隔离的,没有功率输出。但是在实际情况下,总有一些功率会泄漏到端口4。设端口1的输入功率为P1,端口2、3和4的输出功率分别为P2、P3和P4,则定向耦合器的特性可以由耦合度、插入损耗、隔离度和方向性等四项指标来表征,单位均为dB。
1、耦合度
耦合度表示从端口1输入的功率和被耦合到端口3部分的比值,表示为:
C=10×lg(P1/P3)
式中,C是耦合度(dB); P1是端口1的输入功率;P3是端口3的输出功率。
2、插入损耗
插入损耗表示从端口1到端口2的能量损耗,表示为:
L1=1010×lg(P1/P2)
式中,L1插入损耗(dB);P1是端口1的输入功率;P2是端口2的输出功率。
请注意端口1的输入功率有一部分功率是被耦合到端口3的,所以应引入一个“耦合损耗”的概念。下表表示了在各种耦合度下的耦合损耗值。
定向耦合器的耦合度和耦合损耗的关系
通常所说的从端口1到端口2的插入损耗是传输损耗和耦合损耗之和。在定向耦合器的产品说明中通常会对此加以特别说明。
当定向耦合器用于测试和测量时,选取的耦合度比较小,如20dB或30dB甚至更小;而作为功率合成系统或者信号分配系统应用时,则会采用比较大的耦合度,如3dB、5dB和7dB等。
3、隔离度和方向性
前面提到,在理想的定向耦合器中,当功率从端口1输入时,端口4是没有功率输出的,而实际上总会有一些功率从这个端口泄漏出来,这就是隔离度指标,表示为:
I=10lg×(P1/P4)
式中,I是隔离度(dB);P1是端口1的输入功率;P4是端口4的输出功率。
端口1和端口4之间隔离关系的另外一种表示方法是方向性,其定义是端口3的输出功率和端口4输出功率之比,表示为:
D=10lg×(P3/P4)
需要特别说明的是,耦合度、隔离度和方向性之间的关系为:
I=C+D
耦合度是一项设计指标,是根据使用要求而选定的,通常为6、10、20和30dB,这样隔离度指标也随之而变化,而方向性则是一个常数。
在大部分定向耦合器的指标中,通常只标出方向性指标,隔离度指标可以根据耦合度计算出来。例如,耦合度C = 30dB,方向性D = 25dB,则隔离度I= 30dB + 25dB = 55dB。
在定向耦合器的各项指标中,要想把隔离度(方向性)指标做好恐怕是最难的。在某些应用场合,如信号合成、大功率反射信号测量、抗干扰性测量等,对定向耦合器的方向性有着很高的要求。
定向耦合器选型
以下是一个关于定向耦合器的选型问题。大家可以看出上面的题目给的条件很难选出客户能用的耦合器,因为只有频率和耦合度缺少:功率,接头,驻波比和耦合器分类。
定向耦合器的选型指标:
1)功率:选择客户要求的功率,如果没有可适当放宽,选功率大一点的,功率越大造价也相对越高。
2)频率:频率的选择和功率的要求是一样的,没有适合的可适当选大一点的。如顾客需要DC-9GHZ的如果没有可选DC-10GHZ的。
3)耦合度:耦合度是一个非常中要的参数,耦合度决定耦合器分出波(功率,频率等),耦合度越大越好。
4)驻波比:驻波比最理想的值是1,但是没法做到1的标准。驻波一般是1-1.3-1.5-?(即1-1.3适中较好,1.3-1.5偏高,1.5以上的就偏差了)当然不是所有顾客都会对驻波有要求的,驻波越高价格也越高。
5)接头形式:这是一个很重要的参数,接头形式不对是没法用的。接头形式一般有N,2.92,SMA等等。选型的时候如果顾客要求的是SMA头,我们在选择SMA时应该问清楚顾客需要的连接头的公,母。
定向耦合器的种类:
上面说的是最基本的最概括的选型参数,我们选型之前应该先确定顾客需要的是上面样的耦合器。就像文章开始的一到题目。定向耦合器可以归类为:单定向耦合器,双定向耦合器,3DB电桥。当然3db电桥的选型没有耦合度,一点要问清耦合器是单定还是双定。