定向耦合器的作用是什么?

耦合器是将功率分出一部分，它以耦合口的大小来命名。比如，6dB耦合器就是耦合口衰减6dB的，10dB耦合器耦合口衰减10dB。它的直通口衰减由耦合器的大小决定。如，6dB耦合器的直通口衰减大概是1.5dB左右，10dB耦合器直通口衰减0.8左右。一般常用的耦合器有5dB,6dB,7dB,10dB,15dB,20dB,25dB,30dB等，而它的直通口衰减都不一样。

耦合器是将功率分出一部分，它以耦合口的大小来命名。比如，6dB耦合器就是耦合口衰减6dB的，10dB耦合器耦合口衰减10dB。

定向耦合器的作用：
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，定向耦合器往往是一四端口网络。定向耦合器常有两种方法实现，一为耦合定向耦合器，其耦合区长度为四分之一的整数倍，其直接输出和耦合输出端口在结构上不相邻，输出相位差往往是90度或180度，剩余的一个端口称为隔离端，理论上隔离端不输出任何能量。另一种为分支线定向耦合器，两输出端口结构上相邻，输出相位差也可以实现90度或180度，常用于强耦合场合。

定向耦合器
  定向耦合器  是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的本质是将微波信号按一定的比例进行功率分配。
  定向耦合器由传输线构成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线都可构成定向耦合器，所以从结构来看定向耦合器种类繁多，差异很大。但从它的耦合机理来看主要分为四种，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。
  在20世纪50年代初以前，几乎所有的微波设备都采用金属波导和同轴线电路，那个时候的定向耦合器也多为波导小孔耦合定向耦合器，其理论依据是Bethe小孔耦合理论，Cohn和Levy等人也做了很多贡献。

作用：定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。
工作原理：定向耦合器是微波与雷达馈线技术中广泛应用的元件之一，它是一种四端口器件，如图7.1所示。(1)-(4)和(2)-(3)各为一根传输线，线间有一定的耦合机构。  
-----1  4---
-----2  3----
当电磁波从端口(1)输入时，除了有一部分能直接从端口(4)输出外，同时，还有一部分能量耦合到(2)-(3)通道中，从端口(3)或(2)输出。从端口(3)输出时，称为“同向定向耦合器”。从端口(2)输出时，称为“反向定向耦合器”。  
定向耦合器可以从不同的角度进行分类，除了上面按传输出方向分为同向和反向定向耦合器外，还可以按传输类型分（如矩形波导，圆形波导，同轴线型，带状线型，多孔耦合，连续耦合，支线耦合，环耦合等），这些分类方法常常彼此重迭，实际使用中根据方便而定。  
3dB电桥属定向耦合器，它的耦合很强，达到3dB，即耦合输出与直通输出幅度相等，相位相差90°，使用范围很广。由于耦合很强，无论是设计，还是制造都有别于一般的定向耦合器，因此，将在定向耦合器的基础上再对3dB电桥进行适当的描述。  
定向耦合器的主要指标是：定向性和耦合系数，现对其进行简要说明。  
1.  耦合系数  
副通道输出电压（设由端口(2)输出）与主通道输入电压（设由端口(1)输入）之比称之谓电压耦合系数K，相应的功率比为功率耦合系数C：  
12UUK=  （7.1）  
221212KEEppC===  （7.2）  
12log10ppCdB=  （7.3）  
dBC是以dB表示的功率耦合系数。由于输入功率总是大于输出功率，故总是负值。也可以用过渡衰减L表示定向耦合器的耦合特性，此时，不用pdBC2/p1，而是用其倒数p1/p2，用dB表示为：  1  2  43  
1  
21log10ppL=  （7.4）  
显然L为正值，它与等值反号，L越大，表明过渡衰减越大，耦合越弱。  dBC
一般来说，0dB~3dB耦合等定向耦合器为强耦合定向耦合器，而20dB以上者为弱耦合定向耦合器。耦合强弱不同，耦合结构也不同，设计时必需考虑。  
2.  定向性系数  
理想情况下，副通道中一个端口（例端口(2)）有输出时，另一个相反端口应无输出，实际上由于设计和制作的原因，另一端口（端口(3)）常有一些输出。副通道中正反两个输出功率之比的dB数表示定向传输的性能，称为“定向性系数”或简称“定向性”D。  
32log10PPD=  （7.5）  
D越大，说明定向性越好，输入端口与隔离端口隔离性能越好，理想情况下，P3→0,D→∞，实际情况下，D不可能达到无穷大。应用中常对D提出一个最低要求，例如20dB或其它，定向耦合器的其它指标还有工作频段和带宽。  
定向耦合器的种类很多，设计方法也各不相同。3dB电桥更是如此，本章根据雷达馈线技术的特点和应用情况，对其进行简要介绍。由于耦合传输线定向耦合器的具体形式很多，应用也很广泛。为了叙述方便和避免部分内容重复，本章将带共性的内容集中在一起介绍。  
3.  定向耦合器的应用  
定向耦合器，由于它具有定向性，能对传输线中的信号实现定向耦合，而且耦合器输出的大小可控，因此，它在雷达馈线系统中常用作信号采集和注入元件，以实时监测馈线系统工作的质量。这就是常说的监测定向耦合器。  
在集中发射机的雷达馈线系统中，连接发射管的主馈线，功率很高，主馈线的输入驻波相对来说也较大，为了保护发射管的输出窗口。监视主馈线的驻波并实现保护控制很有必要。利用两只定向耦合器或一只双定向耦合器串接在发射管的输出端口，实时测量入射波和反射波信号的大小，并送控保电路以对发射管实现控保。  
在大功率测量中，由于被测功率电平很高，直接测量有时十分困难，早期的大功率测量曾用流动的水作吸收负载，通过测量进出水的温差测量功率，这种方法测量误差较大。通过式大功率计，利用定向耦合器串接在吸受负载之前，耦合出少量功率进行测量，把大功率测量变为小功率测量。  
总之，由于定向耦合器的定向耦合特性和耦合度大小可任意设计的特性，它在微波技术和雷达馈线系统中有较广泛的应用。  
4.  3dB电桥的应用  
3dB电桥是一种耦合度为3dB的特殊定向耦合器，它的耦合臂与直通臂输出功率相等，（称之为平衡），输出信号相位相差90°（称之为正交），输入臂与隔离臂之间有足够的隔  
2  
离。正是上于这种特性，使3dB电桥的微波技术和馈线系统中的应用更为广泛