什么叫“定向耦合器”？使用定向耦合器注意事项

联辉智能科技 2018-08-08 22973

描述

定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。

主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。

用来分配或合成微波信号功率并具有定向耦合特性的微波元件。它是在主、副两根传输线(简称主、副线)之间设置适当的耦合结构组成的。定向耦合器采用同轴线、带状线、微带线、金属波导或介质波导等各种型式。耦合结构有耦合孔、耦合分支线和连续结构耦合等型式。

什么叫“定向耦合器”？

耦合器的主要功能就是主线中传输的功率通过多种途径耦合到副线,并互相干涉而在副线中只沿一个方向传输。

目前，主要有两种类型的定向耦合器：具有一个耦合端口和一个端接端口的标准定向耦合器；以及具有正向和反向耦合端口的双定向耦合器。此外，还存在其他类型的双定向耦合器，根据耦合至正向或反向端口的耦合端口的种类，这些双定向耦合器被称为正向耦合器和反向耦合器。

使用定向耦合器注意事项

在使用定向耦合器的过程中，需要注意的重要一点是，定向耦合器所提供的耦合量对主传输路径插入损耗的理论最小值具有直接影响。端口的耦合量越小，插入损耗越低。通常，耦合端口的额定功率水平低于主传输路径的额定功率水平，当主传输路径功率与耦合强度的差值超出耦合端口的功率处理能力时，则可能发生故障。一般情况下，采用精密内部匹配端接方式的三端口定向耦合器的定向性高于采用外部端接方式的四端口定向耦合器。

另一个需要考虑的因素在于定向耦合器端接端口的端接类型。如果端接电阻设置为与传输线路的固有阻抗（通常为50欧姆）相等，该端接端口处的能量可以极小的反射量被吸收。然而，当端接端口处短路或开路，或者与传输线路的特性阻抗不匹配时，该端口处的能量将被反射回主传输路径。此外，当端接端口的功率超出端接器的功率限制，则可能会发生故障。

定向耦合器的用途

定向耦合器通常用于测试测量应用。此间一例为通过采用双定向耦合器的方式，或通过以定向耦合器实施多项测试的方式，测量传输线路的输入功率和反射功率。这在除去耦合器本身的损耗之后，可作为电压驻波比的一种度量。其他用途例如包括信号采样、信号注入以及功率通量监测，其中，为了实现最佳的准确度，用户还得考虑定向耦合器本身的损耗。

当实施精确测量时，还需要根据定向耦合器的质量考虑端口之间的隔离度。无论如何耦合，耦合器端口之间通常存在一定程度的泄露。这一泄露量通常称为隔离度，用于衡量耦合器设计的防泄漏能力。定向耦合器的定向性为隔离度与耦合系数之比，是耦合器的一个常见性能指标。

大多数定向耦合器因端口直流接地而不允许直流电流通过，只有某些定向耦合器可允许直流电流通过。对于允许直流电流通过的定向耦合器而言，重要的一点是，须将电流保持于额定值以下，以防电阻性损耗导致发热或影响端接性能。为了满足目标性能，双定向耦合器（或称双向耦合器）的所有端口均须接地。此外，重要的一点是，接地质量和连接负载须与定向耦合器的端口阻抗匹配。

90度或180度电桥也通常被称为“耦合器”。虽然这些器件的物理设计通常与定向耦合器看起来非常相似，但是其工作方式与定向耦合器有本质不同。然而，由于此类器件可在输出和耦合端口之间进行功率分配（3dB分配），因此当其被误认为耦合系数极低的定向耦合器时，有可能造成损坏。

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