室内分布系统无源器件介绍.ppt
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1、室内分布系统无源器件介绍,室内分布系统中常用的器件分为有源器件和无源器件,它们都属于线性互易元件。线性互易元件只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性,并满足互易原理。,无源器件指像滤波器、分配器、谐振回路等以实现信号匹配、分配、滤波等;有源器件指像微波晶体管、微波固态谐振器等以实现信号产生、放大、调制、变频等。,室内分布系统中经常用到的无源器件有功分器、耦合器、基站耦合器、合路,器、电桥、干线放大器、负载、射频电缆等。,一、功分器,1.概念,功分器(全称功率分配器)一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等能量的器件,也可反过来将多路信号能量合成一路输出,此时也可称为合路器。一个功分器的输
2、出端口之间应保证一定的隔离度。基本分配路数为 2 路、3 路和4 路,通过它们的级联可以形成多路功率分配。使用功分器时,若某一输出口不接输出信号,必须接匹配负载,不应空载。,2.主要指标功分器的主要技术参数有插入损耗、分配损耗、驻波比,功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。下表是宽频腔体功分器一些典型指标(参考):频带宽度:这是各种射频/微波电路的工作前提,功分器的设计结构与工作频率密切相关。必须首先明确功分器的工作频率,才能进行下面的设计功率损耗:分为分配损耗和插入损耗。分配损耗:主路到支路的分配损耗实质上与功分器的功率分配比有关,其计算公式为所有路数的输出功率之和与输入功率的比值,
3、一般理想分配损耗由下式获得:,理想分配损耗(dB)=10log(1/N),N 为功分器路数,插入损耗:输入输出间的插入损耗是由于传输线(如微带线)的介质或导体不理想等因素,考虑输入端的驻波比所带来的损耗。,驻波比:指沿着信号传输方向的电压最大值和相邻电压最小值之间的比率。,每个端口的电压驻波比越小越好。,功率容量:电路元件所能承受的最大功率。,在分布系统中,功分器作为下行信号来说是个功率分配器,对上行信号来讲,又是个(小信号)合路器。功分器上标注的功率是指输入端口的最大输入功率,而作为(小信号)合路器来讲,不能在输出端口按标注的功率输入信号。功分器不宜作大功率合成使用,两个大功率的载波信号合成
4、建议采用 3dB 电桥。,隔离度:本振或信号泄漏到其他端口的功率和原功率之比。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出,而不应该从其他支路输出,这就要求支路之,间有足够的隔离度。一般大于 20dB。,二、耦合器,1.概念,耦合器常用于对规定流向微波信号进行取样。在无内负载时,定向耦合器往,往是一四端口网络。,定向耦合器是一种低损耗的器件,它接受一路输入信号而输出两路在在理论,上有下列特性的信号,a)输出的幅度不相等。,主线输出端为较大的信号,基本上可以看作直通,耦合线输出端为较小信号。b)主线上的理论损耗决定与耦合线的信号电平,即决定于耦合度。,c),主线和耦合线高隔离度。,直接点说耦合器
5、的作用是将信号不均匀地分成 2 分(称为主干端和耦合端,也有的称为直通端和耦合端)。2.主要指标主要指标:耦合度、功率损耗、隔离度、方向性、输入输出驻波比、功率容限、频段范围、带内平坦度等。下表是宽频腔体耦合器一些典型指标(参考):,耦合度:信号功率经过耦合器,从耦合端口输出的功率和输入信号功率直接,的差值。(一般都是理论值如:6dB、10dB、30dB 等),耦合度的计算方法:若输入信号 A 为 30dBm 而耦合端输出信号 C 为 24dBm则耦合度C-A30-246dB,所以此耦合器为 6dB 耦合器。实际耦合度可能在5.56.5 之间波动。,功率损耗:分为耦合损耗和插入损耗。,耦合损耗
6、:理想的耦合器输入信号为 A,耦合一部分到 B,则输出端口 C 必,定就要有所减少。,计算方法:将所有端口的“dBm”功率转换成“毫瓦”为单位表示,比如 A输入端的功率原来是 30dBm,转换成“毫瓦”是 1000 毫瓦,而耦合端的输出是25.5dBm(先假设用的是 6dB 耦合器,并且 6dB 耦合器实际耦合度是 6.5dB),将25.5dBm 转换成毫瓦是:316.23 毫瓦。再假设此耦合器没有其它损耗,那么剩下的功率应该是 1000316.23=683.77 毫瓦,全部由输出端输出。将 683.77 毫瓦转换成“dBm”28.349,则耦合器的耦合损耗=输入端的功率(dBm)输出端的功率
7、(dBm)30dBm28.349dBm1.651dB,这个值指的是耦合器没有额外损,耗(器件损耗)的情况下的耦合损耗。,插入损耗:指的是信号功率经过耦合器至输出端出来的信号功率减小的值再,减去耦合损耗所得的数值。,计算方法:以 6dB 耦合器为例,在实际测试中假设输入 A 是:30dBm,耦合度实测是:6.5dB,输出端的理想值是 28.349dBm,再实测输出端的信号,假设是 27.849dBm,那么插损理论输出功率实测输出功率28.349-27.849=0.5dB;,隔离度:指的是输出端口和耦合端口之间的隔离;一般此指标仅用于衡量微,带耦合器,如 510dB 为 1823dB,15dB 为
8、 2025dB,20dB(含以上)为:2530dB;腔体耦合器的隔离度非常好所以没有此指标要求。,计算方法:当输入端接匹配负载时,将信号由输出端输入,测耦合端减小的,量即为隔离度。,方向性:指的是输出端口和耦合端口之间的隔离度的值再减去耦合度的值所,得的值,由于微带的方向性随着耦合度的增加逐渐减小最后 30dB 以上基本没有方向性,所以微带耦合器没有此指标要求,腔体耦合器的方向性一般为:17002200MHz 时:1719dB,824960MHz 时:1822dB。,计算方法:方向性隔离度耦合度,例如 6dB 的隔离度是 38dB,耦合度实测是 6.5dB,则方向性隔离度耦合,度386.5=3
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