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功率分配器

定义:
功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路信号能量输出的器件,也可反过来将多路信号能量合成一路输出,此时也可将称为合路器。

分类:
功率分配器按照路数分为:2路、3路和4路及通过它们级联形成的多路功率分配器。

功率分配器按结构分为:微带功率分配器及腔体功率分配器。

根据能量的分配分为:等分功率分配器及不等分功率分配器
根据电路形式可分为:微带线,带状线,同轴腔体分配器
概述:
常用的功率分配器都是等功率分配,从电路形式上来分,主要有微带线,带状线,同轴腔功率分配器,几者间的区别如下:
(1):同轴腔体功分器优点是承受功率大,插损小,缺点是输出端驻波比大,而且输出端口有很好的隔离,缺点是插损大,承受功率小。

(2):微带线、带状线和同轴腔的实现形式也有所不同:同轴腔功分器是在要求设计的带宽下先对输入端进行匹配,到输出端进行分路;而微带功分器先进行分路,然后对输入端和输出端进行匹配。

分配原理:
微带线、带状线的功分器设计原理是相同的,只是带状线的采用的是对称性空气填充或介质板填充,而微带线的主要采用的是非对称性部分介质填充和部分空气填充。

下面我们以一分二微带线功率分配的设计为例进行分
图1:一分二功分器示意图
在现有的通信系统中,终端负载均为50Ω,也就是说在分支处的阻抗并联后到阻抗结处应为50Ω。

如上图匹配网络,从输入端口看Ω==500Z Z in ,而Ω==50//21in in in Z Z Z ,且是等分的,所以1in Z =2in Z ,①处1in Z 、②处2in Z 的输入阻抗应为100Ω,这样由①、②处到输出终端50Ω需要通过阻抗变换来实现匹配。

功分器功率分析:
我们知道,当从功率分配器的输入端加一功率,由于每一路间的信号是同幅同相的,而且理论上电路是完全匹配的,所以隔离电阻上无功率通过,也就是说不承受功率,所以功分器的功率容量主要根据插入损耗计算出在传输线上损耗的能量,从而计算出能够承受的最大功率即可。

当功分器作为合路器使用时我们可以根据以上隔离电阻原理进行分析,计算出隔离电阻上所承受的功率。

下面以一分二功分器作为合路器,以10W 功率输入为例:
(1):当一输出端输入10W,其它端口接负载时,输入端输出的功率为5W,另一端口输出功率为0,隔离电阻
消耗功率为5W 。

(2):当功分器两输出端输入同幅同相10W 功率信号,输入端输出功率为20W,隔离电阻不消耗功率。

(3):功分器两输出端输入同幅反相10W功率信号,输入端输出功率为0,隔离电阻消耗功率为20W。

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