合路器与3dB电桥

2011-02-19 16:30

合路器分为同频合成器和异频段合路器两种。

对同频段信号的合路（合成），由于信道间隔很小（250KHz），无法采用谐振腔选频方式来合路，常见的是采用3dB电桥。

3dB电桥有两个输入口和两个输出口，两载频合路后，两个输出口均可作信号输出用，若只需要一个输出信号，则另一输出口需要负载吸收，此时的负载功率根据输入信号的功率来定，不能小于两个信号功率电平和的1/2，建议将两路信号分别接在不同走线方向的信号传输电缆上，这样可以避免采用过高成本的功放。

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。

异频段合路器是指两个不同频段的信号功率合成所用。如，CDMA和GSM功率合成；CDMA/GSM与DCS功率合成。由于两个信号频率间隔较大，可以选用谐振腔选频方式对两路信号进行合成，其优点是插损小，带外抑制度高，而带外抑制指标是合路器较重要的指标之一，如带外抑制不够，会造成GSM与CDMA 之间的相互干扰。

合路器分为同频合路器和不同频合路器，同频合路器即3dB电桥，不同频合路是将N路不同频率的信号组合成一路输出微波器件，并广泛应用在室内覆盖、WLAN(Wireless Local Area Network)、POI(Point Of Interface)、小区覆盖等系统中。3dB电桥是将一个输入信号分为两个互为等幅且具有90°相位差的信号的无源器件。目前主要有800~2500MHz的宽频3dB电桥，用于同频信号合路。特点：将GSM、DCS、DTV、WLAN、WCDMA、CDMA2000.CDMA800等信号合成一路或多路，馈入分布系统；具有单频合路及多频合路插入损耗小、带内波动小、驻波小、高隔离度；功率容量大；高可靠性（防震动，防冲击）、耐高温、防腐蚀、防水。 3dB电桥介绍：

3dB电桥也叫同频合路器，它能够沿传输线路某一确定方向上对传输功率连续取样，能将一个输入信号分为两个互为等幅且具有90°相位差的信号。主要用于多信号合路，提高输出信号的利用率，广泛应用室内覆盖系统中对基站信号的合路，在这种场所运用效果很好。

3dB电桥用途：

3dB桥插损是3.2，隔离度也是25，驻波一般。但是有两个输出口，比如输入两个30输出就是两个27。3dB电桥的输出口也可随意定，两进一出一进两出两进两出其实都可以，多的一个口接上足够功率的负载就行了。不接负载的其实也就是出厂就断接了，跟另接负载没什么两样的效果。但是，对于驻波比要求高的时候只能用3dB。另外，还要考虑器件的承受功率。

二功分、3dB电桥与合路器：

合路器：为选频合路器，以滤波多工方式工作，可实现两路以上信号合成，能实现高隔离合成，主要用于不同频段的合路，可提供不同系统间最小的干扰。插损最小，带外抑制最好，频带隔离度最大，异系统设备合路输入输出必须用这个，

3dB电桥：为同频合路，只能实现两路信号合成，隔离度较低，可实现两路等幅输

出，它也最贵。

功分器：为同频合路，可实现多路合成，隔离度较低，只能提供一路输出。 功分器和耦合器都是功率分配器件，只是功分器是均分的，比如二功分平均分为两路，三功分平均分为三路；

耦合器耦合输出端和直通端的分配功率不平均，当然功分器和耦合器都有损耗的。功分器也可做合路器使用，例如二功分。

但是注意的是，二功分、3dB电桥与合路器在使用的过程中也有区别，比如从插损、功率、价格、隔离度等条件考虑使用。

1、二功分与3dB电桥：

二功分与3dB的插损、隔离度差不多。二功分做合路器使用插损3.4dB, 隔离度25dB,驻波较大,两端口in,一端口out。3DB桥插损是3.2，隔离度也是25，驻波一般。但是有两个输出口，比如输入两个30输出就是两个27。3dB电桥的输出口也可随意定，两进一出一进两出\\两进两出其实都可以，多的一个口接上足够功率的负载就行了。不接负载的其实也就是出厂就断接了,跟另接负载没什么两样的效果。但是，对于驻波比要求高的时候只能用3dB。另外，还要考虑器件的承受功率。

2、二功分、3dB电桥与合路器：

合路器:为选频合路器，以滤波多工方式工作，可实现两路以上信号合成，能实现高隔离合成，主要用于不同频段的合路，

可提供不同系统间最小的干扰。插损最小，带外抑制最好，频带隔离度最大，异系统设备合路输入输出必须用这个。３dＢ电桥:为同频合路，只能实现两路信号合成，隔离度较低，可实现两路等幅输出，它也最贵。 功分器:为同频合路，可实现多路合成，隔离度较低，只能提供一路输出。 来源：http://www.ouqiao.com

合路器主要用作将多系统信号合路到一套室内分布系统。介绍合路器的发展历史，在工程应用中，需要将800MHZ的C网和900MHz的G 网两种频率合路输出。采用合路器，可使一套室内分布系统同时工作于CDMA频段和GSM频段。 一、合路器的发展历史

微波器件名称的定义，往往取决于它的功能作用而论。

合路器(Combiner)，顾名思义，就是信号的合成，所以，所有相关于信号方向相同并合成输出的，都可以称之为合路器。最早的合路器概念，是早期模拟制式发展而来的，那时候因为技术原因，许多信道采用单天线收发，这样增加了天线以及基站建设的成本。所以，人们就利用微波多端口网络原理，以及耦合信号传输分配的理论，设计了一种窄带滤波器＋天线共用器的组合器件，有的还需要加入铁氧体隔离器，保护功放，这种器件的研制，减少了天线的数量，并使基站建设简单化（以前建站需要铁塔或者山上，运输和架设极其不方便）。这种合路器在早期的寻呼，和模拟集群上应用很多。

在这期间，也出现了一种利用电桥、功分网络，巴伦及其他平行耦合器等组成的天线共用器，不过信号因为分配比，传输上会消耗一半能量到终端。有些方案也会在输入级加入隔离器保护功放。再后来出现另一种合路器，是应用于不同基站网络系统的天线共用器。其实也就是多工器的不同应用而已。由多组带通滤波器，加上多端口结天线共用器组成。实际严格来说，还是有收发共用功能。 二、合路器的工作原理

将信号手机的收信和发信组合到一根天线上。在GSM系统中，由于收发不在同一时隙，因此手机可以省去用于隔离收发的双工器，而只需使用简单的收发合路器就可以将发信、收信信号组合到一根天线上而不会互相干扰。对接收电路，天线将信号接收下来，通过合路器进入接收通道，与接收本振信号（即频率合成器产生的接收VCO信号）混频，将高频信号变成中频信号，再进行信号的正交解调，产生接收I、Q信号；然后再进行GMSK（高斯滤波最小频移键控）解调，把模拟信号转变为数字信号，之后送入基带处理单元。 对发射电路，由基带部分送来TDMA帧数据流（速率为270.833kbit/s）进行GSMK调制形成发射I、Q信号，再送到发信上变频器调制到发射频段，通过功率放大后经合路器由天线发射出去。频率合成器为发射和接收单元提供变频所必需的本振信号，采用锁相环技术来稳定频率，它从时钟基准电路获得频率基准。时钟基准电路一般为13MHz时钟，一方面为频率合成电路提供时钟基准，另一方面给逻辑电路提供工作时钟。 三、合路器与功分器

功分器也可做合路器使用，例如二功分。但是注意的是，二功分、3dB电桥与合路器在使用的过程中也有区别，比如从插损、功率、价格、隔离度等条件考虑使用。合路器用于不同系统的信号合路，如GSM/PHS/WLAN/WCDMA等，因此可以理解为频率合路，合路器中需要有滤波器。

3dB电桥是一种特殊的耦合器，有两个输入端，直通和耦合端的比例为1:1，因此输入与耦合端的功率差为3dB。3dB电桥用于将基站的信号合路，从效果上看相当于合路＋二功分。

合路器用于不同系统的信号合路，如GSM/PHS/WLAN/WCDMA等，因此可以理解为频率合路。合路器中需要有滤波器。

功分器也可做合路器使用，例如二功分。但是注意的是，二功分、3dB电桥与合路器在使用的过程中也有区别，比如从插损、功率、价格、隔离度等条件考虑使用。功分器是最常见的无源器件，用于将一路信号均分为多路信号，起着功率平均分配的作用，常见的有二功分、三功分、四功分。功分器反向应用就成了合路器。 耦合器是将一路信号分为不等的两路信号。耦合器有三个端子，分别为输入、直通和耦合端。根据输入与耦合端的功率差，分为5dB、6dB、7dB、10dB、15dB等多种型号，也可以根据直通和耦合端的比例，分为1:1，2:1，4:1等多种型号。

无源器件根据实现原理分为微带型和腔体型两类。微带型利用1/4波长的微带线，腔体型利用谐振腔。相对而言，微带型器件便宜但插入损耗达0.5dB，而腔体型贵一些，但插入损耗只有0.1dB。

1、二功分与3dB电桥：

二功分与3dB的插损、隔离度差不多。二功分做合路器使用插损3.4dB, 隔离度25dB,驻波较大,两端口in,一端口out。3DB桥插损是3.2，隔离度也是25，驻波一般。但是有两个输出口，比如输入两个30输出就是两个27。3dB电桥的输出口也可随意定，两进一出\\一进两出\\两进两出其实都可以，多的一个口接上足够功率的负载就行了。不接负载的其实也就是出厂就断接了,跟另接负载没什么两样的效果。但是，对于驻波比要求高的时候只能用3dB。另外，还要考虑器件的承受功率。那么我想不通的是：在工程选择使用时，两者没有再实质性的区别么？ 2、二功分、3dB电桥与合路器：

合路器:为选频合路器，以滤波多工方式工作，可实现两路以上信号合成，能实现高隔离合成，主要用于不同频段的合路，可提 供不同系统间最小的干扰。插损最小，带外抑制最好，频带隔离度最大，异系统设备合路输入输出必须用这个。

3dB电桥:为同频合路，只能实现两路信号合成，隔离度较低，可实现两路等幅输出，它也最贵。

功分器:为同频合路，可实现多路合成，隔离度较低，只能提供一路输出。

方形3dB电桥设计

2010-11-23 15:24:54| 分类： 3dB电桥 | 标签：3db电桥 电桥 耦合器 射频微波 |字号大中小 订阅

摘要：方型3dB电桥的原理简图中其工作原理与传统3dB电桥相同。当两路等幅同相的信号分别由Part 2、Part 3匹配输入．其余端口接匹配负载时，则Part l将输出两输入信号的叠加信号，从而实现两微波信号的加法运算，Part 4将输出两输入信号的对消信号，3dB电桥从而实现两微波信号的减法运算。 一、方形3dB电桥原理分析

该电路的设计思想源于环形3dB电桥的工作特性和原理。图1为传统环形3dB电桥的原理图，电桥由3个λ/4的枝节和一个3λ/4的枝节构成（这里λ为中心波波长）。

方型3dB电桥的原理简图如图2+其工作原理与传统3dB电桥相同。当两路等幅同相的信号分别由Part 2、Part 3匹配输入．其余端口接匹配负载时，则Part l将输出两输入信号的叠加信号，从而实现两微波信号的加法运算，Part 4将输出两输入信号的对消信号，从而实现两微波信号的减法运算。

另外，较之传统环形3dB电桥改进的方面在于微带电路的结构：

(1) 采用直线型微带线，并结合45弧形微带作为直角连接处的过渡处理，取代传统环型电桥中的圆弧电路，在电路设计制作中更易于实现；

(2) 在保证安全间距的前提下．充分压缩版图面积，并在平行微带线之间以接地的带状覆铜区作为隔离，从而屏蔽掉微波信号线之间的相互干扰，

(3) 直线型几何结构直观，便于精准地计算微带线长度，并且易于实现结构调整和优化。 二、3dB电桥在ADS中原理图电路的设计、仿真与优化

Agilent公司的射频微波电路与系统设计、仿真工具-ADS软件为电路与系统设计提供了强大的支持。该方形电桥的设计、仿真、优化，以及主体微带结构的雏形都是在ADS软件中完成的。

该方形电桥在ADS中设计过程如下：

(1)在原理图设计窗口中按图3的结构搭建电桥原理电路，

(2) 根据传输线理论，设端口引出线特征阻抗为乙，则由奇偶模分析法可推导出环路λ4和3λ/4微带线的特征阻抗为r22,。由于本设计为50Ω匹配、450MHz频段的专用3dB电桥，介质板材选用有效介电常数为4 5、厚度为0.6 mm的FR4，微带线铜箔厚度约为56μm，借助ADS自带的传输线计算工具“LineCale”自动得到端口线与环路线线宽变量WI、W2和中心波长λ的值，

然后依据方形结构中的对称性和PCB版图中高频信号线安全间距的，分别设置各段微带线的长度变量/1、/2、/3、/4、/5、/6、L 7.