分支线耦合器，是一种 90 度 或正交 混合耦合器，由于其制造工艺简单且易于设计，被广泛应用于各个行业。分支线耦合器是无源器件，常用于单天线发射器系统和 I/Q 信号分配器/合路器。让我们了解一下这类耦合器的基本工作原理及一些重要的设计要素。
关于分支线耦合器
分支线耦合器被用于分配及合并功率。这类耦合器由两个相位差为 90 度的耦合端口组成。功率从一个输入端口进入，然后被平均分配给两个输出端口。第四个端口为隔离端口。
分支线耦合器几何图形。图中，传输线是水平的，分支线是垂直的。
如上图中的几何图形所示，分支线耦合器是对称性设计，这就意味着将任意端口作为输入端口时，仍然要能够实现相同频率的功率输出。在上图所示的几何图形中，位于左下角的端口被选为输入端口，我们可以互换输入端口和隔离端口，也可以将图中的几何图形水平翻转，使两个输出端口位于左侧，输入端口和隔离端口位于右侧。
在单天线发射器/接收器系统中，输入端口（1）处设有一个发射器，端口（2）设有一个 50 欧姆的终端，另一个输出端口（3）处设有一根天线，隔离端口（4）处设有接收器。在这里，功率在正交相位中从发射器向天线移动，随后天线向接收器发送一个返回信号。接收器与发射器互不影响。
重要设计要素
为确保分支线耦合器功能正常，在设计过程中须遵循以下原则：
- 高隔离度
- 最大限度地提高隔离度，但需要注意的是，永远无法达到 100%
- 任意端口都可被设置为输入端口、隔离端口或输出端口，且依然能够实现相同的频率输出能力
- 正交相位差（S参数）
示例模型
如果您想设计一个精确的分支线耦合器，可以借助 COMSOL Multiphysics 以及 “RF 模块”来进行建模。为了帮助您入门，我们在网站的“案例下载”及“RF 模块”的模型库中提供了一个示例模型供您参考（可以在“无源器件”下找到）。
按照模型文件的说明进行操作，就可以计算出S参数，同时还能估算出相差以确认其为 90 度。您还可以分析工作频率内，端口的匹配、隔离及耦合情况。
图像显示了输入功率（红色）被平均分配给两个输出端口（黄色）。隔离端口显示为蓝色。
扩展阅读
- 学习如何创建分支线耦合器模型
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