功分器全称,英文名power divider,是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件,也可反过来将多路信号能量合成一路输出,此时可也称为。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器按输出通常分为一分二(一个输入两个输出)、一分三(一个输入三个输出)等。功分器的主要技术参数有功率损耗(包括、分配损耗和反射损耗)、各端口的,功率分配端口间的隔离度、幅度平衡度,相位平衡度,功率容量和频带宽度等。
1、400mhz-500mhz段二、三功分器,应用于一般通讯、通信以及450mhz系统。
2、800mhz-2500mhz频率段二、三、四微带系列功分器,应用于gsm/cdma/phs/w
二、wilkinson功分器
wilkinson功分器的结构如图2所示,其输入线和输出线的特性阻抗都是。对于功率平分的情况,输入和输出口间的分支线特性阻抗=,线长为四分之一线上波长,在分支线末端跨接一个电阻r,其值为2。由微波理论可以证明,这种功分器当2、3口接匹配负载时,1口的输入无反射,反过来对2、3口也如此。由端口1输入的功率被平分到端口2和3,且2、3端口间相互隔离。
三、双线二分器
双线二分器的结构如图3所示,它的结构很简单,而且能够根据给定的输入阻抗灵活地调整分支线的特性阻抗以达到良好的匹配,因此在天线的馈电网络设计中得到了广泛应用,但它的缺点在于输出端之间没有很好的隔离。
对上述几种功分器的性能作对比如下:
功分器类型 性能 | 频带 | 输出隔离 | 同相输出 | 输出损耗 | 结构 |
分支线定向耦合器 | 窄 | 有 | 否 | 大(路径长了) | 简单 |
wilkinson功分器 | 宽 | 有 | 是 | 小 | 简单,有集总参数元件 |
双线二分线 | 宽 | 没有 | 是 | ? | 简单 |
功分器的技术指标包括、承受功率、主路到支路的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等。
频率范围
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。必须首先明确分配器的工作频率,才能进行下面的设计。
承受功率
在大功分器/合成器中,电路元件所能承受的最大功率是核心指标,它决定了采用什么形式的传输线才能实现设计任务。一般地,传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线,要根据设计任务来选择用何种线。
分配损耗
指的是信号功率经过理想功率分配后和原输入信号相比所减小的量。此值是理论值,比如二功分3db,三功分是4.8db,四功分是6db。(因功分器输出端阻抗不同,应使用端口阻抗匹配的网络分析仪能够测得与理论值接近的分配损耗)
插入损耗
指的是信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相比所减小的量再减去分配损耗的实际值,(也有的地方指的是信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相比所减小的量)。插入损耗的取值范围一般腔体是:0.1db以下;微带的则根据二、三、四功分器不同而不同约为:0.4~0.2db、0.5~0.3db、0.7~0.4db。
插损的计算方法:通过网络分析仪可以测出输入端a到输出端b、c、d的损耗,假设3功分是5.3db,那么,插损=实际损耗-理论分配损耗=5.3db-4.8db=0.5db.
微带功分器的插损略大于腔体功分器,一般为0.5db左右,腔体的一般为0.1db左右。由于插损不能使用网络分析仪直接测出,所以一般都以整个路径上的损耗来表示(即分配损耗 插损):3.5db/5.5db/6.5db等来表示二/三/四功分器的插损。
功分器技术规格(室内分布)
功分器技术规格
项目 | 规格 | ||
1:2 | 1:3 | 1:4 | |
插入损耗 | ≤3.5db ≤ 5.5db ≤6.5db | ||
阻抗 | 50ω | ||
≤1.5 | |||
最大输入功率 | 15w | ||
连接器(接口) 类型 | n-female | ||
尺寸(mm) | 90×70×20 | 118×73×21 | 118×73×21 |
重量(kg) | 0.2 | 0.32 | 0.34 |
隔离度
指的是功分器输出各端口之间的隔离,通常也会根据二、三、四功分器不同而不同约为:18~22db、19~23db、20~25db。
隔离度可通过网络分析仪测,直接测出各个输出端口之间的损耗,如上图淡蓝色曲线所示,bc间,及 cd间的损耗。
隔离度可通过网络分析仪测,直接测出各个输出端口之间的损耗,如上图淡蓝色曲线所示,bc间,及 cd间的损耗。
名称 | 参数 |
频段(mhz) | 88~108/136~174/ 350~400/400~470 |
输入端 / 输出端 | 1/2 |
驻波比 | ≤ 1.4 |
插入损耗(db) | ≤ 3.5 |
隔离度(db) | ≥ 20 |
通过功率(w) | 30 |
接口类型 | n-female |
阻抗 (ω) | 50 |
工作温度 (° c) | -40 ~ 60 |
湿度 | 95% |