功率單定向耦合器法

《計量學名詞》第一版。

利用定向耦合器與功率檢波器組合構成一個自動穩(wěn)幅環(huán)路，以獲得一個低反射系數(shù)的等效信號源，并實現(xiàn)用比較法進行功率校準的方法。在此法中，等效信號源的反射系數(shù)與信號源本身的特性無關，通過選擇定向耦合器的特性，就可減小失配。

定向耦合器是微波系統(tǒng)中應用廣泛的一種微波器件，它的本質是將微波信號按一定的比例進行功率分配。

定向耦合器由傳輸線構成，同軸線、矩形波導、圓波導、帶狀線和微帶線都可構成定向耦合器，所以從結構來看定向耦合器種類繁多，差異很大。但從它的耦合機理來看主要分為四種，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配雙T。

定向耦合器是把兩根傳輸線放置在足夠近的位置使得一條線上的功率可以耦合到另一條線上的元件。它的兩個輸出端口的信號幅度可以相等也可以不等，一種應用特別廣泛的耦合器是 3dB 耦合器，這種耦合器的兩個輸出端口輸出信號的幅度是相等的。

在20世紀50年代初以前，幾乎所有的微波設備都采用金屬波導和同軸線電路，那個時候的定向耦合器也多為波導小孔耦合定向耦合器，其理論依據(jù)是Bethe小孔耦合理論，Cohn和Levy等人也做了很多貢獻。

隨著航空和航天技術的發(fā)展，要求微波電路和系統(tǒng)做到小型化、輕量化和性能可靠，于是出現(xiàn)了帶狀線和微帶線。隨后由于微波電路與系統(tǒng)的需要有相繼出現(xiàn)了鰭線、槽線、共面波導和共面帶狀線等微波集成傳輸線。這樣就出現(xiàn)了各種傳輸線定向耦合器。

第一個真正意義上的定向耦合器由H. A. Wheeler在1944年設計實現(xiàn)，Wheeler使用了一對長為四分之一中心頻率波長的圓柱來實現(xiàn)電場與磁場的能量相互耦合，遺憾的是這種方法只能實現(xiàn)一個倍頻程的帶寬。

定向耦合器是一種具有方向性的功率耦合(分配)元件。它是一種四端口元件，通常由稱為直通線(主線)和耦合線(副線)的兩段傳輸線組合而成。直通線和耦合線之間通過一定的耦合機制(例如縫隙、孔、耦合線段等)把直通線功率的一部分(或全部)耦合到耦合線中，并且要求功率在耦合線中只傳向某一輸出端口，另一端口則無功率輸出。如果直通線中波的傳播方向變?yōu)榕c原來的方向相反，則耦合線中功率的輸出端口與無功率輸出的端口也會隨之改變,也就是說，功率的耦合(分配)是有方向的，因此稱為定向耦合器(方向性耦合器)。

定向耦合器作為許多微波電路的重要組成部分被廣泛應用于現(xiàn)代電子系統(tǒng)之中。它可以被用來為溫度補償和幅度控制電路提供采樣功率，可以在很寬的頻率范圍完成功率分配與合成；在平衡放大器中，它有助于獲得良好的輸入輸出電壓駐波比(VSWR)；在平衡混合器和微波設備(例如，網(wǎng)絡分析儀)中，它可以被用來采樣入射和反射信號；在移動通信中，使用

90°電橋耦合器可以確定 π /4移相鍵控(QPSK)發(fā)射機的相位誤差。耦合器在所有四個端口均匹配于特性阻抗，這使得它可以方便地被嵌入到其它電路或子系統(tǒng)之中。通過采用不同的耦合結構、耦合介質和耦合機制，可以設計出適合各種微波系統(tǒng)不同要求的定向耦合器。

功率定義為單位時間內所做的功?；締挝粸橥撸╓），1W等于在1秒內做1焦耳的功。常用的功率單位還有兆瓦（1MW=10^6W）、千瓦（1KW=10^3W）、毫瓦（1mW=10-3W）、微瓦（1μW=10-6W）、皮瓦（1Pw=10-12W）。

另一種常用的功率單位以分貝毫瓦（dBm）表示。它以1毫瓦為基準電平P0=1mW，實際功率值P（mW）與P0比較后取對數(shù)。這是功率的絕對單位。

也可用分貝瓦（dBW）作為功率單位，此時P0=1W，即1 dBW=3 dBm。