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     美國PHOENIX菲尼克斯總線耦合器由發(fā)光源和受光器兩部分組成

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(shí)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(dá)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(dá)到一個目標(biāo)—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(biāo)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(fù)值,。耦合度的絕對值越大，相當(dāng)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(shí)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(qiáng)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(shí)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?yàn)榘l(fā)光管和受光器之間的耦合電容很小（2pF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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(qiáng)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(dāng)輸入信號ui為低電平時,，晶體管V1處于截止?fàn)顟B(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(dāng)于開關(guān)“斷開"；當(dāng)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(dāng)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(dá)式為P=A．B.圖中兩只光敏管串聯(lián)，只有當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(diǎn)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(yuǎn)離KD,，KD觸點(diǎn)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(diǎn)亮,，實(shí)現(xiàn)自動照明控制作用,。房門關(guān)閉后，磁鐵控制KD,，觸點(diǎn)斷開,，9V電源停止對C1充電，電路進(jìn)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(shí)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(biāo),，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(biāo)

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(biāo)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(fù)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(shí)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(dāng)工作在中心頻率時,，βd=π/2，此時D→∞; 當(dāng)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(shí)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(shí)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,。