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    美國PHOENIX菲尼克斯總線耦合器共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流

在微波系統(tǒng)中， 往往需將一路微波功率按比例分成幾路， 這就是功率分配問題。實現(xiàn)這一功能的元件稱為功率分配元器件即PHOENIX耦合器， 主要包括： 定向PHOENIX耦合器、 功率分配器以及各種微波分支器件。

光電PHOENIX耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電PHOENIX耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。如下圖1（外形有金屬圓殼封裝，塑封雙列直插等）。

原理類比：

老張的南北兩側(cè)的白菜地各分了3份，老張希望通過一次性水道改動，每份地從主干水道上獲得一小部分水流，水流速度和其他的地盡量相同，如圖1所示。這樣老張就可以在樹蔭下歇一段時間，不用再做任何的水道改動，所有的地同時澆完。

PHOENIX耦合器是從無線信號主干通道中提取出一小部分信號的射頻器件，如圖2所示，與功分器一樣都屬于功率分配器件，不同的是PHOENIX耦合器是不等功率的分配器件。PHOENIX耦合器與功分器搭配使用，主要為了達到一個目標—使信號源的發(fā)射功率能夠盡量平均分配到室內(nèi)分布系統(tǒng)的各個天線口，使每個天線口的發(fā)射功率基本相同。

PHOENIX耦合器的重要指標是耦合度和插損。耦合度是耦合端口與輸入端口的功率之比，以dB表示的話，一般是負值。耦合度的絕對值越大，相當于拿走的東西越少，自然PHOENIX耦合器的損耗就越小。插損是輸出端口與輸入端口的功率之比。耦合度的絕對值越大，插損的絕對值越小。

實例：

一個耦合度為?10dB的PHOENIX耦合器，它的插損就為?0.5dB。取絕對值，再考慮到介質(zhì)損耗，一般插損會更大一些，不同廠家不一樣，一般插損可取0.7dB左右。

假若輸入端口功率為15dBm，那么這個PHOENIX耦合器的耦合端口的功率就是15dBm-10dB=5dBm，輸出端口的功率就是15dBm-0.7dB=14.3dBm。

在此很多人會問這樣一個問題：5dBm+14.3dBm>15dBm，能量不守恒，為什么？原因很簡單，以dBm為單位的數(shù)量不能相加。

在光電PHOENIX耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。

⒈工作特性（以光敏三極管為例）

光電PHOENIX耦合器內(nèi)部共模抑制比很高。因為發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很?。?pF以內(nèi)），共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。

⒉輸出特性

光電PHOENIX耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關(guān)系，當IF=0時，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當IF>0時，在一定的IF作用下，所對應(yīng)的IC基本上與VCE無關(guān)。IC與IF之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測出的光電PHOENIX耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。

⒊光電PHOENIX耦合器可作為線性PHOENIX耦合器使用

在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電PHOENIX耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間，不同結(jié)構(gòu)的光電PHOENIX耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。

⒈用萬用表判斷好壞，如圖3，斷開輸入端電源，用R×1k檔測1、2腳電阻，正向電阻為幾百歐，反向電阻幾十千歐，3、4腳間電阻應(yīng)為無限大。1、2腳與3、4腳間任意一組，阻值為無限大，輸入端接通電源后，3、4腳的電阻很小。調(diào)節(jié)RP，3、4間腳電阻發(fā)生變化，說明該器件是好的。注：不能用R×10k檔，否則導(dǎo)致發(fā)射管擊穿。

⒉簡易測試電路，當接通電源后，LED不發(fā)光，按下SB，LED會發(fā)光，調(diào)節(jié)RP、LED的發(fā)光強度會發(fā)生變化，說明被測光電PHOENIX耦合器是好的。

⒈組成開關(guān)電路

當輸入信號ui為低電平時，晶體管V1處于截止狀態(tài)，光電PHOENIX耦合器B1中發(fā)光二極管的電流近似為零，輸出端Q11、Q12間的電阻很大，相當于開關(guān)“斷開"；當ui為高電平時，v1導(dǎo)通，B1中發(fā)光二極管發(fā)光，Q11、Q12間的電阻變小，相當于開關(guān)“接通"．該電路因Ui為低電平時，開關(guān)不通，故為高電平導(dǎo)通狀態(tài)．同理，因無信號（Ui為低電平）時，開關(guān)導(dǎo)通，故為低電平導(dǎo)通狀態(tài)．

2．組成邏輯電路

電路為“與門"邏輯電路。其邏輯表達式為P=A．B.圖中兩只光敏管串聯(lián)，只有當輸入邏輯電平A=1、B=1時，輸出P=1．同理，還可以組成“或門"、“與非門"、“或非門"等邏輯電路．

3．組成隔離耦合電路

電路如圖4所示．這是一個典型的交流耦合放大電路．適當選取發(fā)光回路限流電阻Rl，使B4的電流傳輸比為一常數(shù)，即可保證該電路的線性放大作用。

4．組成高壓穩(wěn)壓電路

驅(qū)動管需采用耐壓較高的晶體管（圖中驅(qū)動管為3DG27）。當輸出電壓增大時，V55 的偏壓增加，B5中發(fā)光二極管的正向電流增大，使光敏管極間電壓減小，調(diào)整管be結(jié)偏壓降低而內(nèi)阻增大，使輸出電壓降低，而保持輸出電壓的穩(wěn)定．

⒌組成門廳照明燈自動控制電路

A是四組模擬電子開關(guān)（S1~S4）：S1，S2，S3并聯(lián)（可增加驅(qū)動功率及抗干擾能力）用于延時電路，當其接通電源后經(jīng)R4，B6驅(qū)動雙向可控硅VT，VT直接控制門廳照明燈H；S4與外接光敏電阻Rl等構(gòu)成環(huán)境光線檢測電路。當門關(guān)閉時，安裝在門框上的常閉型干簧管KD受到門上磁鐵作用，其觸點斷開，S1，S2，S3處于數(shù)據(jù)開狀態(tài)。晚間主人回家打開門，磁鐵遠離KD，KD觸點閉合。此時9V電源整流后經(jīng)R1向C1充電，C1兩端電壓很快上升到9V，整流電壓經(jīng)S1，S2，S3和R4使B6內(nèi)發(fā)光管發(fā)光從而觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通，VT亦導(dǎo)通，H點亮，實現(xiàn)自動照明控制作用。房門關(guān)閉后，磁鐵控制KD，觸點斷開，9V電源停止對C1充電，電路進入延時狀態(tài)。C1開始對R3放電，經(jīng)一段時間延遲后，C1兩端電壓逐漸下降到S1，S2，S3的開啟電壓（1.5v）以下，S1，S2，S3恢復(fù)斷開狀態(tài)，導(dǎo)致B6截止，VT亦截止，H熄來，實現(xiàn)延時關(guān)燈功能。

定向種類

定向PHOENIX耦合器是一種具有定向傳輸特性的四端口元件，它是由耦合裝置聯(lián)系在一起的兩對傳輸系統(tǒng)構(gòu)成的。首先介紹定向PHOENIX耦合器的性能指標，然后介紹波導(dǎo)雙孔定向PHOENIX耦合器、雙分支定向PHOENIX耦合器和平行耦合微帶定向PHOENIX耦合器。

1）定向PHOENIX耦合器的性能指標

定向PHOENIX耦合器是四端口網(wǎng)絡(luò)，端口“①"為輸入端，端口“②"為直通輸出端，端口“③"為耦合輸出端，端口“④"為隔離端，并設(shè)其散射矩陣為[S]。描述定向PHOENIX耦合器的性能指標有： 耦合度、隔離度、 定向度、輸入駐波比和工作帶寬。下面分別加以介紹。

2）隔離度

輸入端“①"的輸入功率P1和隔離端“④"的輸出功率P4之比定義為隔離度，記作I。

⑶定向度

耦合端“③"的輸出功率P3與隔離端“④"的輸出功率P4之比定義為定向度，記作D。

⑷輸入駐波比

端口“②、 ③、 ④"都接匹配負載時的輸入端口“①"的駐波比定義為輸入駐波比，記作ρ。

⑸工作帶寬

工作帶寬是向PHOENIX耦合器的上述C、 I、 D、 ρ等參數(shù)均滿足要求時的工作頻率范圍。

波導(dǎo)種類

波導(dǎo)雙孔定向PHOENIX耦合器是的波導(dǎo)定向PHOENIX耦合器，主、副波導(dǎo)通過其公共窄壁上兩

個相距d=（2n+1）λg0/4 的小孔實現(xiàn)耦合其中，λg0是中心頻率所對應(yīng)的波導(dǎo)波長，n為正整數(shù)，一般取n=0。耦合孔一般是圓形，也可以是其它形狀。當工作在中心頻率時，βd=π/2，此時D→∞; 當偏離中心頻率時，secβd具有一定的數(shù)值，此時D不再為無窮大。實際上雙孔PHOENIX耦合器即使在中心頻率上，其定向性也不是無窮大，而只能在30dB左右。

總之，波導(dǎo)雙孔定向PHOENIX耦合器是依靠波的相互干涉而實現(xiàn)主波導(dǎo)的定向輸出，在耦合口上同相疊加，在隔離口上反相抵消。為了增加定向PHOENIX耦合器的耦合度，拓寬工作頻帶，可采用多孔定向PHOENIX耦合器，

雙分種類

雙分支定向PHOENIX耦合器由主線、副線和兩條分支線組成，其中分支線

的長度和間距均為中心波長的1/4，如圖 5 - 15 所示。設(shè)主線入口線“①"的特性阻抗為，主線出口線“②"的特性阻抗為（k為阻抗變換比），副線隔離端“④"的特性阻抗為，副線耦合端“③"的特性阻抗為，平行連接線的特性阻抗為Z0p，兩個分支線特性阻抗分別為和。

平行種類

平行耦合微帶定向PHOENIX耦合器是一種反向定向PHOENIX耦合器，其耦合輸出端與主輸入端在同一側(cè)面，如右圖所示，端口in為輸入口,端口out為直通口，端口ocup為耦合口，端口“④"為隔離口。