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功率分配器的測(cè)試

2020/07/15
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功分器全稱(chēng)功率分配器(Power Divider)是一種將一路輸入信號(hào)能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件,也可反過(guò)來(lái)將多路信號(hào)能量合成一路輸出,此時(shí)可也稱(chēng)為合路器。一個(gè)功分器的輸出端口之間應(yīng)保證一定的隔離度。

功率分配器可用于如:

(1)信號(hào)的矢量加減

(2)獲得多個(gè)相位和幅度相等的信號(hào)

?

(3)將一個(gè)信號(hào)分為多路輸出

?

我手邊有一個(gè)功率分配器,其外表顯示指標(biāo)為 OUT1(15dB),OUT2(20dB),經(jīng)實(shí)際測(cè)量確實(shí)如此。

(4)將不同的信號(hào)源合成為一個(gè)輸出(這是功率合同器的作用)

功率分配器的技術(shù)指標(biāo)包括頻率范圍、承受功率、輸入輸出間的插入損耗、 支路端口間的隔離度、每個(gè)端口的電壓駐波比等。

(1)頻率范圍

這是各種射頻 / 微波電路的工作前提,功率分配器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與工作頻率密切相關(guān)。下圖是一個(gè)基本到 3GHz 多的一個(gè)功率分配器。隨著頻率的不斷升高,駐波越來(lái)越差了。

(2)承受功率

傳輸線承受功率由小到大依次是微帶線、 帶狀線、 同軸線、 空氣帶狀線、 空氣同軸線。我手邊這個(gè)標(biāo)稱(chēng) 10W,對(duì)應(yīng)是 40dBm,儀表的最大輸出是 19dBm,就不測(cè)了。

(3)插入損耗

插入損耗表示由輸入端到任何一個(gè)輸出端由于介質(zhì)帶來(lái)的因素導(dǎo)致的能量損耗。

?

其中 Li 是插入損耗,單位是 dB,P1 是一端口的輸入功率,P2 或是 P3 等等是對(duì)應(yīng)端口的輸出功率。還有一種表達(dá)方式是傳輸損耗,功率從輸入端口進(jìn),從輸出端口出來(lái)整體的能量損耗。比如拿一臺(tái)訊號(hào)源和一臺(tái)頻譜儀,訊號(hào)源接入功率分配器的輸入端口,頻譜儀任意接一輸出端口(我接的是輸出 20dB 的那一端口)。

?

信號(hào)源上我設(shè)置的是 2GHz,-10dB 的發(fā)射功率

頻譜儀上我直接做接收測(cè)量,下圖中可以看出頻譜接收到的是 -31dBm,除去 1dBm 左右的線損,其它的就是功率分配器二端口的標(biāo)稱(chēng)損耗。

注意不用的端口需要用 50 歐姆堵頭堵住,我就拿校準(zhǔn)器代替了。

(4)隔離度

支路端口間的隔離度是功率分配器的另一個(gè)重要指標(biāo)。如果從每個(gè)支路端口輸入功率只能從主路端口輸出,而不應(yīng)該從其他支路輸出,這就要求支路之間有足夠的隔離度。

注意:由于要測(cè)量隔離度,所以儀表在校準(zhǔn)的時(shí)候要做隔離校準(zhǔn)

在對(duì)應(yīng)的端口上接上標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載然后進(jìn)行校準(zhǔn),需要兩套校準(zhǔn)件的 Load 做隔離校準(zhǔn)。

(5)駐波比

每個(gè)端口的電壓駐波比越小越好。

由于是三端口或多端口器件,故需要使用多端口網(wǎng)分來(lái)做測(cè)試。

有些情況下會(huì)用兩端口網(wǎng)分代替做傳輸損耗的測(cè)量

我把三端口斷開(kāi),接上 50 歐姆負(fù)載,與三端口直接連在網(wǎng)分上二端口插入損耗的實(shí)際測(cè)試結(jié)果幾乎無(wú)偏差。(下圖中我有 Memory 一條曲線,幾乎看不見(jiàn)痕跡,是處于重疊的狀態(tài))。

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射頻行業(yè)從業(yè)者,專(zhuān)注儀器儀表測(cè)試十年有余,業(yè)余時(shí)間分享有關(guān)儀表操作及測(cè)試方案的實(shí)操內(nèi)容。