功率分配器在射频系统中的作用

在射频系统中，通常需要对两个或多个射频路径的电磁（EM）能量进行分配。特别是高功率需求或者使用高功率信号发生器并将其分配至多个路径。因此射频功率分配器是实现这一功能所必不可少的组件。今天我们来说说功率分配器在射频系统中的作用。

功率分配器是一种多端口设备，一侧有一个端口，另一侧有多个端口。虽然功率分配器依赖频率操作，但在其指定的带宽内，它们通常将输入端口的功率平均分配到输出端口。有一些功率分配器变体具有不对称的功率分配，某些端口比其他端口获得更多的输入信号功率，尽管这些设备通常被称为耦合器。
4 路 SMA Wilkinson功率分配器，7GHz~12.4GHz，额定功率 10W

对于理想的双输出功率分配器，两个输出信号将比输入信号低3dB。对于同样理想的四输出功率分配器，每个输出信号将比输入信号低6dB。在实际应用中，功分器存在插入损耗、电压驻波比（VSWR）以及不完全隔离等问题。这些降低的结果意味着并非所有的输入信号能量都到达功率分配器的输出端口。无源功率分配器架构（例如Wilkinson功率分配器）也可以兼作功率合成器，因为它是对称的无源器件。

功率分配器在各类射频系统的应用主要有
• ‍功率合成与分配：在发射机前端，将多个低功率放大器的输出通过功分器（反向使用即为合路器）合成一路大功率信号；或在接收机前端，将天线接收的信号分配给多个接收通道。
• ‍测试测量与监控：在射频测试链路中，常利用功分器将主信号分出一小部分送至功率计或频谱仪进行实时监测，而大部分信号继续传输至负载或下一级电路。
• ‍天线阵列馈电：在相控阵雷达或5G基站天线中，成百上千个天线单元需要精确的馈电网络。功分器构成的馈电网络负责将信号均匀、同相地分配给每个辐射单元，直接决定了天线的波束指向和增益。
• 平衡混频器与调制器：在微波混频电路中，功分器用于产生两路相位正交或反相的本振信号，以抵消某些不需要的谐波分量，提升系统的动态范围和线性度。
在实际选型时，工程师需要根据工作频率、功率容量、带宽以及安装尺寸等综合考量。例如，对于需要高可靠性和宽频带覆盖的测试系统。总之，功率分配器虽是无源器件，但其性能直接影响射频系统的整体表现。随着通信系统向更高频段、更大带宽发展，对功分器的设计工艺和材料要求也在不断提升，这也推动了相关元器件技术的持续进步。

审核编辑 黄宇