功分器全称功率分配器(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,此时可也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。

 

 

功率分配器可用于如:

(1)信号的矢量加减

 

(2)获得多个相位和幅度相等的信号

 

 

(3)将一个信号分为多路输出

 

 

我手边有一个功率分配器,其外表显示指标为 OUT1(15dB),OUT2(20dB),经实际测量确实如此。

 

 

(4)将不同的信号源合成为一个输出(这是功率合同器的作用)

 

 

功率分配器的技术指标包括频率范围、承受功率、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。

 

(1)频率范围

这是各种射频 / 微波电路的工作前提,功率分配器的设计结构与工作频率密切相关。下图是一个基本到 3GHz 多的一个功率分配器。随着频率的不断升高,驻波越来越差了。

 

 

(2)承受功率

传输线承受功率由小到大依次是微带线、 带状线、 同轴线、 空气带状线、 空气同轴线。我手边这个标称 10W,对应是 40dBm,仪表的最大输出是 19dBm,就不测了。

 

 

 

(3)插入损耗

插入损耗表示由输入端到任何一个输出端由于介质带来的因素导致的能量损耗。

 

 

其中 Li 是插入损耗,单位是 dB,P1 是一端口的输入功率,P2 或是 P3 等等是对应端口的输出功率。还有一种表达方式是传输损耗,功率从输入端口进,从输出端口出来整体的能量损耗。比如拿一台讯号源和一台频谱仪,讯号源接入功率分配器的输入端口,频谱仪任意接一输出端口(我接的是输出 20dB 的那一端口)。

 

 

信号源上我设置的是 2GHz,-10dB 的发射功率

 

 

频谱仪上我直接做接收测量,下图中可以看出频谱接收到的是 -31dBm,除去 1dBm 左右的线损,其它的就是功率分配器二端口的标称损耗。

 

 

注意不用的端口需要用 50 欧姆堵头堵住,我就拿校准器代替了。

 

 

 

(4)隔离度

支路端口间的隔离度是功率分配器的另一个重要指标。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。

 

 

注意:由于要测量隔离度,所以仪表在校准的时候要做隔离校准

 

 

在对应的端口上接上标准负载然后进行校准,需要两套校准件的 Load 做隔离校准。

 

(5)驻波比

每个端口的电压驻波比越小越好。

 

 

由于是三端口或多端口器件,故需要使用多端口网分来做测试。

 

 

有些情况下会用两端口网分代替做传输损耗的测量

 

 

我把三端口断开,接上 50 欧姆负载,与三端口直接连在网分上二端口插入损耗的实际测试结果几乎无偏差。(下图中我有 Memory 一条曲线,几乎看不见痕迹,是处于重叠的状态)。