耦合器的测试及使用方法

定向耦合器是一种常用的器件，属于无源和可逆网络。可以由同轴，波导，微带线或带状线构成。其主要功能和应用可参考文章：

《一篇文章，带你了解13种常用射频微波器件》

定向耦合器主要有单向耦合器和双向耦合器两种。单向耦合器就是只有1个耦合口，可以监控发射功率；双向耦合器就是有2个耦合口，可以同时监测发射功率，以及反射功率或驻波。双向耦合器也可以只用其中一个耦合口，另一个耦合口加上负载即可。

相对于环形器或隔离器(详细资料：《隔离器/环形器的测试及使用方法》)的带宽来说，耦合器的有效频段相对较宽。并且还有耦合度的差异，主要集中在3dB~50dB。

测试方法

1.网络分析仪连接耦合器1，2端口，测试插入损耗，归一化S21或S12

2.网络分析仪连接耦合器1，3端口，2端口接负载，测试耦合，得到耦合度。

3.网络分析仪连接耦合器2，3端口，1口接负载，取消归一化，测试隔离，得到隔离度。

方向性=隔离度-耦合度。

双向耦合器可以看成是两个单向耦合器组合而成：

• 单向耦合器：1<-->2插损，1<-->3耦合，2<-->3隔离

• 双向耦合器：1<-->2插损，1<-->3耦合，2<-->3隔离，2<-->4耦合，1<-->4隔离

• 3dB电桥，其实也是一种双向耦合器，只是其耦合度是3dB

使用方法

• 大功率信号取样监测，功率计或频谱仪中把耦合度设置入OFFSET, 这样读取到的值即接收到的实际功率值。

• 不同频率信号合成(3dB电桥)，比如互调测试时，合成2个单音信号。

耦合器的方向性

方向性是耦合器的一个重要指标, 有必要单独拿出来讨论。

假设: 一个耦合度为30dB的单向耦合器，1端口输入53dBm(200W)的功率信号，2端口后段的回波损耗是-13dB(即反射功率为40dBm)

• 理想情况：如果方向性无限大，则耦合口收到的耦合信号只有从1端口耦合过来的，是53dBm-30dB=23dBm(200mW)。

• 实际正常情况：方向性为15dB(即隔离度45dB)，则耦合口收到的从2端口耦合过来的信号强度，40dBm-45dB=-5dBm(0.31mW), 耦合口实际总功率=23.02dBm（200.31mW)。

• 实际不正常情况: 方向性2dB(即隔离度32dB),  则耦合口收到的从2端口耦合过来的信号强度，40dBm-32dB=8dBm(6.3mW)，耦合口实际总功率=23.14dBm（206.3mW)

特殊情况处理

• 假设现有耦合器的耦合度不足，比如30dB耦合器不行，接收设备端口还是不能承受，必须要至少40dB。可以考虑增加一个10dB的小型衰减器在耦合端，如下图：

• 如果没有耦合器，部分情况下，可以使用大功率衰减器替代：如下图情况：