南京博翔电子有限公司是一个民办的无源部件专业厂，研制、生产移 动通信用的功分器、耦合器、合路器、中功率负载等 多个系列产品。以低损耗、宽频带、高可靠、防水为特点，深受国内外网络商的青睐。
其中功分器、耦合器分为同轴腔体结构和微带、带线结构两大系列。
为便于用户对这些不同系列产品的深入了解，笔者从设计原理、阻抗计算、传输特征等方面分析了不同系列产品的特点，供用户参考。 1、同轴腔体功分器、耦合器
下面以二功分器为例，分析、计算各端口的阻抗关系、传输特征（三功分、四功分数据见表1）
图1：同轴腔体二功分器原理示意图
1.1 功分器的设计原理本质上是一个阻抗变换器，二功分的阻抗变换比为2:1即输入端（A点）阻抗为50Ω，变换到B点，B点阻抗RBA=25 Ω,在B点分路，输出口C1、C2分别端接RL1、RL2用户终端（例如天线，以下简称终端），两个终端并联，正好跟B点匹配。
但是请注意，单个端口C1（或C2）跟B点是不匹配的，其内阻 ZC内等于RBA与另外一个终端负载RL2（或RL1）并联。
即 ZC内=25 Ω || 50 Ω
=16.667 Ω
输出端口C1（或C2）的驻波比
ρ=50/16.667=3:1
1.2 信号传输特征
1.2.1 正向传输（下行通道）
下行信号，由输入口A传输到B点，并在B点分路，分别传送到RL1、RL2 两个终端。虽然单个输出口与终端负载不匹配，但是如1.1分析的，当功分器的二个输出口同时端接负载时，A→B的驻波比ρ应该满足技术条件ρ<1.2:1。输出口C1 (或C2)与负载RL1(或RL2)的大驻波反射不会进入到AB阻
抗变换段，只可能在RL1-C1-B-C2-RL2之间来回反射，最终达到平衡，下行信号将一分为二，全部送到二个终端。
1.2.2反向传输（上行通道）
来自终端的上行信号，送到端口C1(或C2)，C1口的驻波比ρ =3:1
反射系数Γ= (ρ –1) /(ρ +1) =0.5
反射功率P反=|Γ|2=0.25
即25%的信号功率被反射回去，75%送到B点。
因为B点由RBA，RL2并联
RBA=25Ω 分配得到的上行信号为50%（向A传输的信号为-3dB）
RL2=50Ω 分配得到的上行信号为25%（到达另外一个终端的信号为-6dB。即隔离度）
结论:
1、腔体功分器，反向（上行通道）有效传输信号为-3dB符合对偶传输理论；
2、输出端口C1→C2之间的隔离度为6dB；
3、25%（即-6dB）的信号反射到RL1终端；
4、功分器内部不损耗功率；
5、如果终端不匹配，正向传输的一部分下行信号将反射回来，其分析、计算等效上行通道的反向传输。
表1：腔体功分器输出阻抗、隔离度理论计算数值
| | 二功分 | 三功分 | 四功分 |
1 | 阻抗变换比 | 2:1 | 3:1 | 4:1 |
2 | B点RBA阻抗 | 25 Ω | 16.667Ω | 12.5 Ω |
3 | 输出口阻抗 | RBA||RL2=16.667Ω | RBA||RL2||RL3=10Ω | RBA||RL2||RL3||RL4=7.14Ω |
4 | 输出口驻波比 | 3:1 | 5:1 | 7:1 |
5 | 正向传输时，每个输出端口分得的信号 | -3dB | -4.8dB | -6dB |
6 | 上行通道的有效传输 | -3dB | -4.8dB | -6dB |
7 | 反向传输时的反射功率 | -6dB | -3.52dB | -2.5dB |
8 | 输出隔离度 | -6dB | -9.5dB | -12dB |
| | | | |
*以上数据是假设输入口理想匹配时推算出来的，实际情况输入驻波比≤1.2:1，因此实际数值会上、下有些变化。驻波比越小，越接近理论值。
1.3腔体耦合器
腔体耦合器是不等功率分配器，又称功率取样器（Power Tappers）其特性跟腔体功分器相似。
1．输入口阻抗按匹配理论设计，驻波比ρ≤1.3:1
2．输出口阻抗近似的匹配：耦合强，驻波大；耦合弱，驻波小
典型值：
5dB 耦合器 ρ≤2.2:1
6dB 耦合器 ρ≤2:1
7dB 耦合器 ρ≤1.8:1
10dB 耦合器 ρ≤1.4:1
15dB 耦合器 ρ≤1.3:1
3．耦合口（或称取样口），则严重失配，耦合度越弱，驻波越大
以10dB耦合器为例，计算耦合口驻波比。
根据对偶传输理论。耦合口反向传输到输入口为10dB （信号的10%），耦合口与输出口的隔离度近似等于耦合度10dB （信号的10%），剩余的80%信号由耦合口反射回去（反射到终端天线）
要求耦合口的反射系数Γ=0.81/2=0.8944
则耦合口驻波比ρ=9.47:1
特别注意：腔体耦合器跟腔体功分器一样，同属无耗传输线段，内部不消耗功率，靠大驻
波反射剩余功率，满足对偶传输条件。可见耦合口大驻波比是对偶传输的要求（也是腔体结构功分器、耦合器的一个重要特征）。由于耦合口的驻波比很大，因此，用网络仪测试耦合度时，需在输入电缆接收口加一个20dB（或10dB）固定衰减器，加以隔离，否则会引起较大的测试误差。
（详细请参阅本文第5.2、5.3节内容）
2、微带功分器
图2为微带二功分电原理图
2.1 微带二功分器在输入口A分路，A1，A2分别为100Ω阻抗，经过2:1阻抗变 换到输出口，节点电阻R1、R2、R3参与了反向阻抗匹配，并改善了输出隔离，（R1、R2、R3被称为隔离电阻），微带二功分 器特点是：全部端口阻抗匹配；输出口之间有20dB以上隔离度。
但微带功分器的设计在输入口分路，由高阻抗向50 Ω变换，带线较细，损耗较大。
2.2 信号传输特征
2.2.1 正向传输（下行通道）
节点P1、P2、P3对于正向传输信号满足等幅、同相位条件，因此对正向传输，隔离电阻是虚浮的，不消耗功率，二个输出口各分得-3dB信号。
2.2.2 反向传输（上行通道）
根据对偶传输原理，上行通道的有效传输，二功分-3dB、三功分-4.8dB、四功分-6dB。 剩余信号由隔离电阻吸收。
通常上行是小信号传输，可以不考虑。
但是下行传输是大功率，终端的反射就不可忽视，微带功分器的额定功率取决于隔离电阻的功率承受能力。要求隔离电阻尺寸小、功率大。如果尺寸大：一、安装困难，二、影响输出隔离度，输出驻波比。功率大、尺寸小，增加设计成本，这是微带功分器设计中的难点。
下面以微带天线驻波1.5:1和2:1二种情况，举例计算微带二功分器功率承受能力。
设：下行传输功率为50W，二个输出口各分得25W功率。
天线驻波比 | 1.5:1时 | 2:1时 |
天线反射系数Γ | 0.2 | 0.333 |
天线反射功率P反 P反=[25×|Γ|2] ×2 | 2W | 5.56W |
反射到输入口功率P入反 | 1W | 2.78W |
消耗在隔离电阻上功率PR | 1W | 2.78W |
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由以上分析可知，微带功分器的额定功率跟用户终端的性能有关，本公司生产的微带功分器额定50W、100W二个系列是指用户终端的驻波比1.5:1, 如果驻波比超过1.5:1，则应降功率使用。
3、带线结构的定向耦合器
图3为定向耦合器电原理图
3.1定向耦合器传输特征：
1口输入时
4为主线输出口
2为耦合输出口
3为隔离口
本公司生产的定向耦合器，在内部3口位置，配置了一个10W功率负载电阻。耦合器的额定功率200W。
