功分器(功率分配器),是射頻微波系統中用于實現信號能量定向分配與合成的無源網絡元件。其本質是一個多端口網絡,遵循互易定理,既可將一路輸入信號的能量按特定比例分配至多路輸出,也可逆向工作,將多路信號合成一路輸出,在無線通信、測試測量等領域具有核心作用。
一、核心原理及參數指標
功分器的工作原理基于電磁波在電路結構中的傳輸與變換特性,性能由一系列散射參數精確表征。當射頻信號輸入后,內部通過特定的傳輸線結構與阻抗匹配網絡實現功率的再分配。以經典的威爾金森功分器為例,其核心是利用四分之一波長傳輸線完成阻抗變換,以實現功率的均勻分配,并通過集成電阻元件為輸出端口間的反向信號提供消耗路徑,從而實現高隔離度。
要判斷功分器性能優劣,我們需要關注以下4個核心指標:
1.插入損耗
包含固有的理論分配損耗和由導體、介質損耗構成的額外損耗。它決定信號通過器件時的功率衰減程度,是影響系統能效的關鍵指標。
2.隔離度
反映了輸出端口之間相互影響的程度,隔離度越高系統穩定性越好。
3.回波損耗
表征了端口的阻抗匹配質量,直接影響信號反射的能量大小。
4.幅度與相位一致性
這對于依賴多路信號相干工作的系統至關重要。二、主流產品類型與技術特性
面對不同的應用場景,功分器發展出了以下幾種主要類型,各有千秋。
1.微帶功分器
微帶功分器采用印刷電路板工藝在介質基片上制作電路,具有設計靈活、成本低、體積小、易于集成的顯著優點,其性能受到基板材料、工藝精度及工作頻率的顯著影響。
隨著功分路數的增加,設計挑戰急劇增大,通常需要采用多級樹狀結構級聯實現,這帶來了累積損耗增加、相位一致性控制難度高、整體布局復雜化以及隔離電阻網絡設計復雜等一系列技術難題。因此,高路數的微帶功分器是衡量設計能力和工藝水平的重要標志。
泰萊微波解決方案
泰萊微波提供超寬帶同軸微帶功分器和合路器,頻率覆蓋DC-67GHz,2路到64路可選,具有低插損、低駐波、高隔離、優異的幅度和相位一致性等優勢,廣泛應用于測試設備、5G系統等前沿領域。
下圖展示的為公司的64路功分器件RS64W2080-S。
2.電阻功分器
電阻功分器是一種完全由電阻網絡構成的寬帶器件,其最大特點是能夠從直流到極高頻率的范圍內穩定工作。通過精密的電阻值匹配來實現功率的分配與各端口的阻抗匹配。
其缺點是輸出端口之間不存在隔離,任一端口的負載變化會直接影響其他端口,并且其插入損耗遠大于理論分配損耗,因為部分信號能量在電阻上以熱能形式耗散,限制了其功率容量。它非常適合應用于對帶寬和幅度一致性要求極高,但對隔離度要求不高的測試測量場景。
泰萊微波解決方案
以RS4DC670-1.85為代表,該型號功分器工作頻率覆蓋DC-67GHz。我們支持根據客戶應用場景,進行指標優化與尺寸定制,可為客戶提供精準的測試解決方案。
3.腔體功分器
腔體功分器將電路結構密封于金屬腔體內部,利用腔體諧振和分布參數進行工作。這種結構使其具有功率容量大、插入損耗低、品質因數高、性能穩定可靠的突出優勢。
其缺點主要體現在體積和重量相對較大,制造成本也更高。
4.波導功分器
波導功分器采用金屬波導管作為傳輸介質,是毫米波等高頻波段的首選方案。其工作原理基于電磁波在波導內的各種激勵與分配結構。波導結構使其天然具有極低的傳輸損耗和極高的功率處理能力。
其劣勢同樣明顯,包括體積非常龐大、加工制造復雜且成本高昂。
三、泰萊微波產品優勢與核心能力
泰萊微波憑借深厚的技術積淀,構建了完善的高性能功分器產品矩陣,致力于為客戶提供專業解決方案。
a.功分器產品矩陣: 我們的微帶功分器系列采用先進的電磁仿真與高精度工藝,確保從低路數到高路數全線產品性能的一致性與優越性。電阻功分器系列選用高精度薄膜電阻,保障了超寬頻帶內的幅度與相位穩定性。\
b.高可靠性保障: 全系列功分器產品遵循嚴格的質量標準,通過完整的環境應力篩選與可靠性測試,并已全面通過ISO9001與GJB-9001C國軍標認證。
c.深度定制化服務: 我們具備強大的定制開發能力,可根據客戶的特定需求,在工作頻段、功分路數、接口形式及機械結構等方面提供靈活的定制化服務。


