《无源器件培训资料》PPT课件.ppt
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1、追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐无源器件培训 天馈事业部 2009年7月 追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐 一、无源器件概述 二、无源器件电气指标的定义 三、腔体器件与微带器件的比较 四、无源器件的工艺要求 五、室内分布系统应用案例 六、室内分布系统功分器的选择目录目录追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐一、无源器件概述一、无源器件概述l无源器件分为线性器件与非线性器件。l线性无源器件又有互易与非互易之分。l线性互易元件只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性,并满互易原理。通常我们所说的工程用无
2、源器件指的都是线性互易元件。追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐 线性互易元件树状图一、无源器件概述一、无源器件概述线性互易元件线性互易元件功率分配器件功率分配器件微波滤波器件微波滤波器件微波谐振器件微波谐振器件连接匹配元件连接匹配元件功分器功分器微波分支器微波分支器耦合器耦合器双工器双工器合路器合路器终端负载终端负载衰减器衰减器微带微带腔体腔体微带微带腔体腔体匹配负载匹配负载短路负载短路负载失配负载失配负载定向定向同轴同轴同轴线匹配负载同轴线匹配负载微带匹配负载微带匹配负载阻抗匹配元件阻抗匹配元件追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐
3、二、无源器件二、无源器件功分器功分器功率分配器的定义 功分器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等能量的器件,也可反过来将多路信号能量合成一路输出,此时也可称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器通常为能量的等值分配,通过阻抗变换线的级联与隔离电阻的搭配,具有很宽的频带特性。功分器基本分配路数为2路、3路和4路,通过它们的级联可以形成多路功率分配。追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐800MHz2500MH宽频腔体功分器宽频腔体功分器800MHz2500MH800MHz2500MH宽频微带功分器宽频微带功分器功分器的产品种类二、无源器
4、件二、无源器件功分器功分器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐功分器的典型指标名称宽频腔体功分器型号RD-52N/NP-F2RD-53N/NP-F2RD-54N/NP-F2频率范围8002500MHz分配损耗3 dB 4.8 dB6 dB插损0.2 dB0.2dB0.2 dB驻波比(输入端口)1.2:1功率容量200W阻抗50接头N-K体积2106125mm2336125mm2336143mm重量0.3 kg0.44 kg0.50 kg环境温度-35 +75相对湿度95%u 宽频腔体功分器宽频腔体功分器RD-52(3,4)N/NP-F2:二、无源器件二、无源器件功
5、分器功分器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐电气指标参数说明插插入入损损耗耗:器件直通损耗,其计算公式为所有路数的输出功率之和与输入功率的比值,或单路的实际直通损耗减去理想的分配损耗,一般理想分配损耗由下式获得:理想分配损耗(理想分配损耗(dB)=10log(1/N)dB)=10log(1/N)N为功分器路数二、无源器件二、无源器件功分器功分器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐u隔离度:隔离度:当主路接匹配负载时,各输出口的对端隔离。u幅度平衡幅度平衡:指频带内所有输出端口之间的幅度误差最大值。u驻波比:驻波比:指沿着信号传输方向
6、的电压最大值和相邻电压最小值之间的比率。注:驻波比和回波损耗是描述器件同一电气指标的两种不同的表达方式。VSWR1.201.221.251.301.351.401.50回波损耗(dB)21201917.616.615.614电气指标参数说明二、无源器件二、无源器件功分器功分器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐 在分布系统中,功分器作为下行信号来说是个功率分配器,对上行信号来讲又是个(小信号)合路器。功率分配器上标注的功率是指输入端口的最大输入功率,而作为(小信号)合路器来讲,不能在输出端口按标注的功率输入信号。功分器的功率容量、承载功率与输入功率二、无源器件二、
7、无源器件功分器功分器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐 一般来讲,功分器也可以作合路器使用。区别在于承受的功率不同。以二功分器为例说明。如图:作为功分器来讲,信号从IN输入,当信号到达A、B二点时为同频同相信号。所以R上无电流流过即无功率损耗。信号被平均分配到out1和out2上。而此时的功率容量主要取决于微带线承载的功率。当然R值的选取还应考虑out端开路、短路情况。功分器为什么不能作大功率合路器使用?二、无源器件二、无源器件功分器功分器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐 而上图作为合路器来讲,信号分别从out1和out2输入。
8、由于out1和out2是两个不同的信号源,它们在A、B两点的频率和相位均不相同。此时R上就有电流流过。经理论计算(可参考:微带电路设计原理)R上承载的功率是1/2out11/2out2。如果out1和out2分别输入10W功率,那么R至少要选10W以上的功率电阻。同理说明out1和out2到达“IN”的功率只能是1/2out11/2out2。二、无源器件二、无源器件功分器功分器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐 有一种情况INout1out2是可以成立的。下图是一个100W功率放大器的原理图。假如放大器1和放大器2管子配对无相位差,由于放大的是同一个激励信号。在
9、A、B两点是一个同频同相的50W信号。R上无功率损耗。因此能量被全部合成到C端口。二、无源器件二、无源器件功分器功分器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐 由于功分器通常采用微带结构,平衡电阻R一般取值不大。且散热面也不够大。所以功分器不宜作大功率合成使用。而两个大功率的载波信号合成建议采用3dB电桥。由于3dB电桥可采用腔体结构,且可采用大功率外接负载适合大功率信号合成使用。二、无源器件二、无源器件功分器功分器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐定向耦合器的定义 定向耦合器常用于对规定流向微波信号进行取样。在无内负载时,定向耦合器往
10、往是一四端口网络。二、无源器件二、无源器件耦合器耦合器端口端口1,输入端,输入端端口端口2,直通端直通端端口端口3,耦合端,耦合端端口端口4,隔离端,隔离端追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐基站大功率耦合器基站大功率耦合器800MHz2500MH腔体定向耦合器腔体定向耦合器800MHz2500MH同轴腔体耦合器同轴腔体耦合器耦合器的产品种类二、无源器件二、无源器件耦合器耦合器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐耦合器的典型指标名称名称宽频腔体定向耦合器宽频腔体定向耦合器型号型号RC-5NK-xxF3频率范围频率范围800-2500M
11、Hz耦合度耦合度6dB:6 0.6dB;10dB:10 0.8dB15dB:15 1.0dB;20dB:20 1.0dB30dB:30 1.0dB插损插损(含分配比含分配比)6dB:1.6dB;10dB:0.6dB15dB:0.3dB;20dB:0.2dB30dB:0.15dB驻波比驻波比1.25 1功率容量功率容量200W方向性方向性25dB接头接头N-K尺寸尺寸1204017mm重量重量0.20 kg环境温度环境温度-35 +75相对湿度相对湿度95%u宽频腔体定向耦合器宽频腔体定向耦合器RC-5NK-xxF3二、无源器件二、无源器件耦合器耦合器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追
12、求和谐追求和谐追求和谐耦合度:耦合度:当其余端口接匹配负载时,耦合端输出功率 与主线输入功率之比。耦合损耗:耦合损耗:由于一定能量传输到耦合端而引起主线输出功率减小,它等于主线插入损耗的理论值。主线插入损耗的最小理论值与耦合度的关系如下:电气指标参数说明二、无源器件二、无源器件耦合器耦合器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐主线损耗:主线损耗:当匹配负载接主线外各端口时,主线插入损耗包括能量耦合损耗和能量耗散损耗两方面。u如7dB耦合器的主干损耗为:u主干损耗(典型值)=0.9665+0.25=1.2665 dB u若考虑波动(设波动为0.5 dB),则7dB耦合
13、器的主干损耗应为1.35 dB。电气指标参数说明二、无源器件二、无源器件耦合器耦合器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐u隔离度:隔离度:当输入端接匹配负载时,输出口与耦合口之间的隔离。u方向性:方向性:当功率在指定方向上传输时,耦合端口的输出功率与同样功率在相反方向传输时同一耦合端口的输出功率之差。方向性隔离度耦合度方向性隔离度耦合度例如:6dB的隔离度是38dB,耦合度实测是,则方向性隔离度耦合度38电气指标参数说明二、无源器件二、无源器件耦合器耦合器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐u功率容量(承载功率)功率容量(承载功率):
14、在耦合器上标注的功率同样是指输入端口的最大输入功率,输出口和耦合端口不能用标注的最大功率输入。输出口和耦合端口的最大输入功率由耦合度和负载电阻决定。u驻波比:驻波比:指沿着信号传输方向的电压最大值和相邻电压最小值之间的比率。注:驻波比和回波损耗是描述器件同一电气指标的两种不同的表达方式。电气指标参数说明二、无源器件二、无源器件耦合器耦合器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐dB电桥的定义 d电桥是定向耦合器的一种。作为功率合成器使用时,两路输入信号接入互为隔离端口,而耦合输出和直通输出端口互易如作为两路输出,不考虑损耗,则输入信号功率之和平分于两输出口。在工程应用
15、中,当作为单端口输出使用时,另一输出端必须连接匹配功率负载以吸收该端口的输出功率,否则将严重影响到系统传输特性,而这同时,也带来了附加的dB损耗,这对于系统应用来说,对其有源部分的成本和可靠性都会有影响二、无源器件二、无源器件 dBdB电桥电桥追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐电桥的产品种类电桥的分类主要是根据工作频段的不同和接头形式的不同电桥的分类主要是根据工作频段的不同和接头形式的不同 二、无源器件二、无源器件 dBdB电桥电桥追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐名称名称大功率电桥大功率电桥型号型号RB-NKW0频率范围频率范围
16、800-2500 MHz耦合度耦合度3dB(nominal)频带波动频带波动0.30dB插损插损0.3dB驻波比驻波比1.2 1输入隔离度输入隔离度28dB功率容量功率容量200W峰值功率峰值功率0.5kW阻抗阻抗50接头接头N-K体积体积1334025mm重量重量0.2kg环境温度环境温度-55+125相对湿度相对湿度95%电桥的典型指标u大功率电桥大功率电桥 RB-NKW0二、无源器件二、无源器件 dBdB电桥电桥追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐电桥的主要工程应用主要应用于同频段内不同载波间的合路应用。由于电路和加工装配上的离散性,电桥耦合器输入端口的隔离
17、度比较低,不建议应用在不同频段间的合路应用。综上,在异频合路应用时,除了同频段内相邻载频(如下行频段内的相邻载频)等只能采用dB电桥而不适用双工多工合路器情况外,建议在使用中优先选用双工多工合路器,以改善系统的性能指标,增加可靠性二、无源器件二、无源器件 dBdB电桥电桥追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐 滤波器的定义滤波器是一种双端口网络,它最基本的应用就是抑制不需要的频率信号,让需要的频率信号通过在微波系统中起频率选择的作用。滤波器主要作为模块级产品与主设备进行配套使用,个别情况下需要克服频段外杂波干扰时可单独使用。在实际应用中,把两个或两个以上的滤波器组合
18、到一起,就成了双工器或合路器。二、无源器件二、无源器件滤波器滤波器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐滤波器的典型指标型号型号FC-8C190117SB301频率范围频率范围(MHz)(MHz)1893-1910带带 宽宽(MHz)(MHz)17插入损耗插入损耗(dB)(dB)常温常温1.1极限温度极限温度 1.3回波损耗回波损耗(dB)(dB)常温常温20极限温度极限温度18带内波动带内波动(dB)(dB)0.5带外抑制带外抑制(dB)(dB)65DC-1700MHz451800-1883MHz451920-2170MHz652200-3000MHz平均功率平均
19、功率(W)(W)50端口类型端口类型SMA-Fu滤波器滤波器FC-8C190117SB301二、无源器件二、无源器件滤波器滤波器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐滤波器的分类四种滤波器的频率相应特性曲线四种滤波器的频率相应特性曲线常用的滤波器类常用的滤波器类型型二、无源器件二、无源器件滤波器滤波器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐 实现滤波器的形式有很多种,目前使用比较多的有同轴线形式的、微带线形式的、同轴腔形式的、波导形式的等等。同轴线形式一般用于实现低通滤波器。微带线形式滤波器插入损耗较大,功率容量受材料限制。同轴腔滤波器设计
20、较为灵活,插入损耗小,但体积较大。滤波器的实现形式二、无源器件二、无源器件滤波器滤波器目前绝大多数带通滤波器采用该设计方式予以实现。目前绝大多数带通滤波器采用该设计方式予以实现。波导滤波器主要用于高频滤波器的实现。波导滤波器主要用于高频滤波器的实现。追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐滤波器的结构组成调谐杆调谐杆盖板盖板接头接头腔体腔体谐振柱谐振柱二、无源器件二、无源器件滤波器滤波器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐电气指标参数说明滤波器的主要指标有:通带频率、通带带宽、插入损耗、带内波动、回波损耗、带外抑制度。滤波器的各个指标都不
21、是独立的,它们之间都存在一定的联系。滤波器端口1端口2二、无源器件二、无源器件滤波器滤波器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐在其他条件不变的前提下腔体尺寸增加Q值增大插损变小谐振腔数增加带外抑制变好,插损变大成本提高成本提高引入传输零点带外抑制变好,插损变大成本提高三阶交调和功率容量要求腔体体积增大,加工工艺,生产水平提高如何考虑指标与成本的平衡二、无源器件二、无源器件滤波器滤波器追求完美追求完美追求完美追求完美 追求和谐追求和谐追求和谐追求和谐合路器简介 合路器分为同频合路器和异频段合路器两种。异频段合路器是指两个不同频段的信号功率进行合成所用。二、无源器件二
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