射频基础知识---射频合路器/分路器、耦合器应知应会

一、简介

taptap点点官网手机版合路器、分路器、耦合器和混合耦合器这些电路元件，在很多射频应用里都能用到，用来分配、合并或者采集射频功率。它们一般是无源器件，既能用在射频电路内部，也能外接使用。

因为这几种器件本质上很相似，所以在说明的时候常常放在一起讲，厂家的产品目录里也经常把它们归在类似的类别下，下图是一个市面上常见的混合耦合器（Hybrid）。

二、射频耦合器、分路器、合路器和混合耦合器——它们各是什么？

射频合路器、分路器、耦合器和混合耦合器指的是略有不同的器件。每种器件在射频设计中都会用到，对射频设计师来说都很重要。

1、射频合路器（RF Combiner）

顾名思义，射频功率分路器 / 分配器和合路器，一个是把单条射频线路分成多条，同时分配功率；另一个则是把多条馈线合并成一条。

射频合路器用来把多个不同来源的射频信号合并起来，同时还能保持系统的特性阻抗。根据合路器类型的不同，有的会用电阻，这样可能带来额外损耗；有的用变压器，理论上可以做到无损耗。

射频功率合路器和射频分路器其实是同一种东西。同一个电路既能用来合并射频功率，也能用来分配射频功率，唯一的区别是：用分路器的时候，功率从一个端口输入，从其他端口输出；而用合路器的时候，功率的走向正好相反。

射频合路器的应用场景不少，比如可以让多个信号通过同一条馈线传输，也能用于需要把多个射频信号汇集到一起的电路中，下图是一个市面上常见的合路/分路器。

2、射频分路器（RF Spitter）

射频分路器和合路器正好相反——其实分路器和合路器用的电路完全一样，只是一个的输入端成了另一个的输出端。由于信号要分成好几路，所以输入和输出之间的信号强度会下降，具体降多少取决于信号要分给多少个输出端。

射频分路器大致分两类：

电阻型功率分路器：顾名思义，这种分路器和合路器是用电阻的，如下图所示。虽然它们能保持系统的特性阻抗，但电阻的使用会带来额外损耗，比单纯分路造成的最小损耗还要多。不过这种分路器便宜，做起来也简单。

混合式功率分路器：混合式分路器用的是变压器，损耗比较小，如下图所示。虽然变压器本身会有一些物理损耗，但主要的“损耗”还是来自分路过程——毕竟同一个信号要分给好几个输出端。

至于说分路器的插入损耗嘛，就是把分路器接到电路里的时候，肯定会有一些损耗。毕竟没有哪种元件是完全没有损耗的，这些损耗一般都会尽量降到最低，而且也没法精确算出来。

不过还有一种“损耗”，是因为信号要分给好几个输出端。其实这更准确来说应该叫信号分配衰减，因为信号本身并没有真的损失掉，只是输入功率要分给好几个输出端，所以信号强度就降下来了。

这种信号功率分配带来的衰减是可以算出来的，下面给了个表，里面是不同输出端数量的功率分路器对应的衰减值。

分路器分配衰减表

输出端口数量	理论分配衰减（dB）
2	3.0
3	4.8
4	6.0
5	7.0
6	7.8
8	9.0
10	10.0

3、射频定向耦合器（Directional Couple）

定向耦合器和分路器有很多相似之处，常用来采集信号，而且它们可能具有方向性。不过它不是基于变压器技术，而是靠电容耦合来实现功能。顾名思义，定向耦合器的一个关键特点是只耦合单向流动的功率。从输出端口输入的功率会耦合到隔离端口，而不会耦合到耦合端口。

下图p1为输入端口（Input Port ），p2是直通端口（Through Port ），p3是耦合端口（Coupled Port ），p4是隔离端口（Isolated Port ），比如信号从p1进入，一部分直通到p2输出，一部分耦合到p3输出，p4则是隔离端，用于抑制不需要的信号干扰。

4、射频混合耦合器（Hybrid）

有不少电路都被叫做混合耦合器。射频混合耦合器基于变压器制成，所以那些采用变压器技术而非单纯电阻技术的射频分路器或合路器，也可能被称为混合耦合器。根据具体电路的不同，这能带来很多优势，其中最主要的一点是混合耦合器没有电阻型器件那样的电阻损耗。

下图是一款混合耦合器，射频信号从“INPUT”端口输入后，会根据耦合器的特性被分配到不同端口。-3dB 0°端口和-3dB 90°端口用于输出信号，由于是-3dB耦合，意味着输入信号功率大致均分到这两个端口，每个端口获得约一半的输入功率。同时，两个输出信号之间存在90°的相位差，这是90°混合耦合器的关键特性，能满足如平衡-不平衡转换、正交调制和解调等特定射频电路的需求。

“ISO”隔离端口的设计，是为了隔离不必要的信号传输。理想情况下，输入信号不会传输到隔离端口，这可以减少信号干扰，保证不同端口之间的信号独立性，提升耦合器的性能和稳定性。