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分配器如何改功分器、功分器能代替分配器吗!

功分器,太熟悉的一个器件,几乎能出现在所有的射频微波测试场合。在百度百科中能找到的功分器的介绍是酱紫滴:功分器全称功率分配器,英文名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。

那么问题来了,功分器只有功率分配器一种吗?所有的功分器都能做合路器吗?度娘是不是搞混了呢?

其实,英文中功分器分为两种,power divider译作功率分配器,power splitter译作功率分离器,咱中文中都给简化成功分器了,两者的构造可是大不相同哦:

Power Divider功率分配器结构如下图:

  • 平均分配信号做对比测试

  • 每个端口看过去都是16.67欧姆的特性阻抗

  • 可以作为功率合成器件使用

Power Splitter功率分离器结构如下图:

  • 用于百分比测试和功率调整应用

  • 只有输入端口是50欧姆,其余两个输出端口均为83.33欧姆

从上述不同的构造中,亲可以看出功率分配器是三端口互易的器件,所以作为合路器用时阻抗也是匹配的。但是功率分离器三个端口是不等的,因此不是双向器件,是不能做合路器用的。

无论是功率分离器或者功率分配器,从实现上来说,都可以用电阻型或者威尔金森(Wilkinson)结构来实现。

威尔金森功分器是1960年代由一名叫Ernest Wilkinson的工程师提出的,因此由他的名字来命名。这种功分器采用了独特结构,以两端口威尔金森功分器为例:

威尔金森功分器最常用的是电路板的1/4波长线来实现的,当然也可以用传输线(比如同轴电缆)或者集总参数元件(电容或者电感)来实现。

大家实验室中常用的3dB功分就是最简单的两路威尔金森功分器。这里把威尔金森输出端口和理论插入损耗值总结如下:

输出端口数理论插入损耗值(dB)
23
34.8
46.0
57.0
67.8
89.0
1010
1210.8
1612
3215.0

威尔金森功分器具有诸多优点:1)实现简单;2)成本低;3)端口之间的隔离度好。好的威尔金森功分器输出端口间隔离度到20dB以上都不成问题。但是由于使用了传输线,威尔金森功分器普遍难以从DC开始工作,工作到高频的比较少,而且多用于窄带应用。

而高频更常用电阻型功率分配器。电阻型的功分器原理是靠里面的电阻片来实现的,更多地工作于宽频应用。但是电阻型的一大缺点是隔离度很差,在电阻型功率分配器其中,隔离度仅等于插入损耗。电阻型功率分离器会略好一点,隔离度等于两倍插入损耗。而一分二的电阻型功率分配器,最小的差入损耗也会高达6dB以上,所以这个隔离度数值确实就不好看了哈。

所以亲们在选择功分器的时候,需要根据自己的应用酌情考虑哦!

责任编辑: 鲁达

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