在射频电路中,射频耦合器主要用于检测或监测信号。射频耦合器可分为定向耦合器、双向耦合器、混合耦合器等。今天我们来主要了解如何选择合适的定向耦合器。
一、定向耦合器的类型
定向耦合器是从主传输路径中提取一小部分能量,并将其导向至一个或多个耦合端口。定向耦合器的类型有:
标准定向耦合器:具有一个耦合端口和一个端接端口
双定向耦合器:具有正向和反向耦合端口
此外,还有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。
SMA双向耦合器,30 dB,1GHz~2GHz,额定功率50W
二、选择合适的定向耦合器
1、定向耦合器的耦合量对主传输路径插入损耗的影响
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。
2、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。这一情况在已匹配的端接端口失效并变为反射负载时将变得尤其糟糕,其将导致主传输路径内产生破坏性的功率水平。
N 型定向耦合器,20 dB,800 MHz~2.5 GHz,额定功率60W
3、定向耦合器的端口之间的隔离度
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。
4、定向耦合器的性能参数
与大多数射频/微波器件一样,器件参数确切值在不同频率下并不保持绝对一致。上述耦合系数、插入损耗、定向性、隔离度等通常均为频率因子。当进行高灵敏度测量时,上述各因子以及所有制造公差均须考虑在内。此外,定向耦合器还具有工作带宽这一参数。在设计时,需要在以上所提及的各参数之间进行权衡折中,因此耦合器的最优设计最终取决于其应用。
综合考虑以上因素并根据实际应用,选择合适的定向耦合器,能确保射频电路的性能。