在无线通信和广播系统中,正确分配和合成信号是保证信号质量和系统效率的关键。功分器、合路器和耦合器是实现这一目标的三种常用设备。下面,我们将详细介绍每种设备的功能、使用场景及其技术细节。
功分器功分器,又称为功率分配器,其主要功能是将来自一个端口的信号功率等分到多个输出端口。这种设备在****接收信号时尤为重要,可以将从天线接收到的信号平均分配给多个处理设备。功分器常见的形式包括二功分、三功分和四功分等,其中每个输出端口的损耗通常是固定的,如3dB。
合路器合路器的作用是将多路输入信号合成一路输出。这种设备经常用在多信道系统中,以减少设备数量和优化信号路径。合路器可以分为腔体合路器器和电桥合路器。
耦合器耦合器用于按比例将一个输入信号分配到多个输出端口。耦合器有三个端口:输入端、直通端和耦合端,其中耦合端的功率相对于直通端有一定的衰减。定向耦合器主要用于功率监测、源输出功率稳幅、功率合成、信号源隔离、反射系数测试等。3dB耦合器的耦合端分配比例是50%,6dB合器的合端分配比例是25%,10dB合器的耦合端分配比例是10%。合路器分为同频合路和异频合路。同频合路器也可以叫做3dB电桥,2端口输入2端口输出,作为合路时,一个输出端口接匹配负载。主要用于多信号合路,提高输出信号的利用率。用于网络覆盖系统中同系统合路场景,对同频信号起合路作用。可以通过威尔金斯功分器与电阻型功分器作合路器。插损大,选择性不好。应用场景:1. 天线分配系统:当一个****需要连接多个天线时,同频合路器可以将信号分配给不同的天线,使其在同一频段内同时工作。2. 射频前端模块:在射频前端模块中,同频合路器可以将多个收发模块共享同一个天线,以减少系统的空间占用量和成本。3. 信号分析仪器:同频合路器可以将多个输入信号合并为一个信号,以便于后续处理和分析。异频合路器是不同频段的信号功率合成所用。比如GPS的L1与L2频段,要将这2个频段的信号合路。频带离得比较近,所以可以运用功分器方案,合路的话,只能用威尔金斯和电阻型,工作带宽包含这个2个频段。首推方案就是滤波器方案。
功分器的技术指标- 插入损耗:通常指信号通过功分器时的功率损失。对于常见的功分器,如3dB功分器,每个输出端的损耗大约是3dB。
- 隔离度:指一个输出端口对另一个输出端口的信号隔离能力。高隔离度可减少端口间的信号干扰。
- 频率范围:功分器应能覆盖操作频率范围,不同的设计可能专门用于特定的频段。
- 相位平衡:多路输出信号的相位一致性,对于确保信号同步非常关键。
- 功率容量:功分器能承受的最大功率。
- 插入损耗:信号通过合路器时的功率损失。例如,4信道合路器的插入损耗通常小于3.6dB,8信道合路器通常小于4.0dB。
- 信道间隔离度:合路器中各信道之间的隔离程度,通常要求大于80dB,以保证信号间不互相干扰。
- 输出与输入端口隔离度:也通常要求大于80dB,确保输入信号不会回流到其他端口。
- 频率漂移:设备老化后频率的变化,通常经过一年不应超过3ppm。
- 输入驻波比:小于1.5dB,这一指标反映了信号反射的程度,低驻波比表示信号更有效的传输。
- 耦合值:输入信号中分配到耦合端的功率比例,常见值如5dB、10dB等。耦合值越大,耦合端的信号越弱。
- 插入损耗:直通端的信号损耗,虽然理论上直通端不应有损耗,实际应用中可能会有小量损失。
- 隔离度:耦合端与输入端及直通端之间的隔离度,保证信号的独立传输。
- 频率响应:耦合器在操作频率范围内的性能一致性,确保在整个频段内耦合效果一致。