一文详解微波无源器件

微波无源器件概述

无源器件分为线性器件与非线性器件。

线形无源器件又有互易与非互易之分。

线形互易元件只对微波信号进行线形变换而不改变频率特性，并满足互易原理。

通常我们所说的无源器件指的都是线性互易元件。

线性互易元件树状图

功分器

功分器是一种将一路输出信号能量分成两路或多路输出的器件。

本质上是一个阻抗变换器。

是否可以将功分器逆用以取代合路器呢?

在做为合成器使用时，不仅需要高隔离，低驻波比，更侧重于要求承受大功率。

考虑到常用的腔体功分器输出端口不匹配，大驻波;微带功分器反向承受低功率的特点，我们不建议使用功分器逆用来取代合路器。

功分器的分类

功分器分类比较

腔体功分器特点

腔体功分器，采用优质合金作为导体，填充介质为空气;

能承受比较大的功率，最大可达200W;而介质损耗，导体损耗基本上可忽略不计，插入损耗小，能做到0.1dB以下。

但由于没有隔离电阻，输出端口隔离度很小，因此腔体功分器不能作为功率合成器使用.

功分器测试指标示意图

如图所示，1口可测得驻波比;2，3口可测得插入损耗，而由于腔体功分器本身的器件特点，输出口驻波以及输出口的隔离不作为声明值提出。

耦合器介绍

耦合器是一种将输入信号的能量通过电场、磁场耦合分配出来一部分成为耦合端输出，剩余部分成为输出端输出，以完成功率分配的元件。

耦合器的功率分配是不等分的。

又称功率取样器。

四口网络耦合器原理说明图

耦合器分类

定向耦合器

定向耦合器常用与对规定流向微波信号进行取样，主要目的是分离及隔离信号，或是相反地混合不同的信号，在无内负载时，定向耦合器往往是一四端口网络.

定向耦合器常有两种方法实现

腔体耦合器

特点：承载大功率，表现低损耗。

原因：

腔体内部填充介质为空气，在传输过程中，因空气介质原因引起的介质耗散要低得多。

其耦合线带一般采用导电性良好的导体(如铜表面镀银)制成，导体损耗基本上可忽略不计。

腔体体积大，散热快.承受高功率。

如图所示，其中，方向性=隔离度-耦合度，无法接读取数据。

3dB电桥介绍

3dB电桥耦合器是定向耦合器的一种。

作为功率合成器使用时，两路输入信号接入互为隔离端口，而耦合输出和直通输出端口互易.如作为两路输出，不考虑损耗，则输入信号功率之和平分于两输出口。

而当作为单端口输出使用时，另一输出端必须连接匹配功率负载以吸收该端口的输出功率，否则将严重影响到系统传输特性，而这同时，也带来了附加的3dB损耗，这对于系统应用来说，对其有源部分的成本和可靠性都会有影响.

主要工程应用

主要应用于同频段内不同载波间的合路应用。

由于电路和加工装配上的离散性，电桥耦合器输入端口的隔离度比较低，不建议应用在不同频段间的合路应用。

综上，在异频合路应用时，除了同频段内相临载频(如GSM下行频段内的相临载频)等只能采用3dB电桥而不适用双工/多工合路器情况外，建议在使用中优先选用双工/多工合路器，以改善系统的性能指标，增加可靠性.

功分器VS耦合器

合路器介绍

作用：将多路信号合成一路信号输出

分类：按实际合路频段进行分类

合路器VS电桥VS功分器

衰减器介绍

衰减器是二端口互易元件

衰减器最常用的是吸收式衰减器.

工程中通常使用的是同轴型衰减器，由“π”型或“T”型衰减网络组成。

同轴衰减器通常有固定及可变衰减两种。

衰减器主要用于检测系统中控制微波信号传输能量、消耗超额能量，因而扩展信号测量的动态范围，诸如功率计，频谱分析仪，放大器，接收器等。

审核编辑：汤梓红