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射頻原理

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工程師必須要掌握的常用天線、無源器件原理及功能 (下)

三、無源器件概述

3.1 微波無源器件概述

?無源器件分為線性器件與非線性器件。

?線形無源器件又有互易與非互易之分。

?線形互易元件只對微波信號進行線形變換而不改變頻率特性,并滿足互易原理。通常我們所說的無源器件指的都是線性互易元件。

3.2 線性互易元件樹狀圖

3.3 功分器

?功分器是一種將一路輸出信號能量分成兩路或多路輸出的器件。本質上是一個阻抗變換器。

?是否可以將功分器逆用以取代合路器呢?

?在作 為合成器使用時,不僅需要高隔離,低駐波比,更側重于要求承受大功率。考慮到常用的腔體功分器輸出端口不匹配,大駐波;微帶功分器反向承受低功率的特點,我們不建議使用功分器逆用來取代合路器。

3.4功分器的分類

3.5功分器分類比較

3.6腔體功分器特點

?腔體功分器,采用優質合金作為導體,填充介質為空氣;

?能承受比較大的功率,最大可達200W;而介質損耗,導體損耗基本上可忽略不計,插入損耗小,能做到0.1dB以下。

?但由于沒有隔離電阻,輸出端口隔離度很小,因此腔體功分器不能作為功率合成器使用。

3.7 功分器測試指標示意圖

如圖所示,1口可測得駐波比;2,3口可測得插入損耗,而由于腔體功分器本身的器件特點,輸出口駐波以及輸出口的隔離不作為聲明值提出。

四、耦合器介紹

4.1耦合器

?耦合器是一種將輸入信號的能量通過電場、磁場耦合分配出來一部分成為耦合端輸出,剩余部分成為輸出端輸出,以完成功率分配的元件。

? 耦合器的功率分配是不等分的。又稱功率取樣器。

4.2四口網絡耦合器原理說明圖

4.3 耦合器分類

4.4 定向耦合器

?定向耦合器常用與對規定流向微波信號進行取樣,主要目的是分離及隔離信號,或是相反地混合不同的信號,在無內負載時,定向耦合器往往是一四端口網絡.

?定向耦合器常有兩種方法實現

4.5 腔體耦合器

特點:承載大功率,表現低損耗。

原因:

1.腔體內部填充介質為空氣,在傳輸過程中,因空氣介質原因引起的介質耗散要低得多。        

2.其耦合線帶一般采用導電性良好的導體(如銅表面鍍銀)制成,導體損耗基本上可忽略不計。

3.腔體體積大,散熱快.承受高功率。

4.6耦合器指標測試示意簡圖

如圖所示,其中,方向性=隔離度-耦合度,無法接讀取數據。

五、3dB電橋介紹

5.13dB電橋

3dB電橋耦合器是定向耦合器的一種。作為功率合成器使用時,兩路輸入信號接入互為隔離端口,而耦合輸出和直通輸出端口互易.如作為兩路輸出,不考慮損耗,則輸入信號功率之和平分于兩輸出口。而當作為單端口輸出使用時,另一輸出端必須連接匹配功率負載以吸收該端口的輸出功率,否則將嚴重影響到系統傳輸特性,而這同時,也帶來了附加的3dB損耗,這對于系統應用來說,對其有源部分的成本和可靠性都會有影響。

5.2主要工程應用主要應用于同頻段內不同載波間的合路應用。由于電路和加工裝配上的離散性,電橋耦合器輸入端口的隔離度比較低,不建議應用在不同頻段間的合路應用。綜上,在異頻合路應用時,除了同頻段內相臨載頻(如GSM下行頻段內的相臨載頻)等只能采用3dB電橋而不適用雙工/多工合路器情況外,建議在使用中優先選用雙工/多工合路器,以改善系統的性能指標,增加可靠性。

5.3功分器VS耦合器

六、合路器介紹

6.1合路器

?作用:將多路信號合成一路信號輸出

?分類:按實際合路頻段進行分類

6.2 合路器VS電橋VS功分器

七、衰減器介紹

7.1衰減器

?衰減器是二端口互易元件

?衰減器最常用的是吸收式衰減器.

?工程中通常使用的是同軸型衰減器,由“π”型或“T”型衰減網絡組成。

?同軸衰減器通常有固定及可變衰減兩種。

?衰減器主要用于檢測系統中控制微波信號傳輸能量、消耗超額能量,因而擴展信號測量的動態范圍,諸如功率計,頻譜分析儀,放大器,接收器等。


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