摘要：在射频（RF）和微波通信系统中，定向耦合器是一种极为重要的被动器件。它广泛应用于信号的分路、信号的采样、功率监测及系统的测试等多种场合。

在射频（RF）和微波通信系统中，定向耦合器是一种极为重要的被动器件。它广泛应用于信号的分路、信号的采样、功率监测及系统的测试等多种场合。

一、什么是定向耦合器？

定向耦合器，又称定向耦合器或方向性耦合器，是一种能够在保持信号方向性和传输特性的同时，将信号的一部分耦合出来的微波器件。不同于普通的双向耦合器，定向耦合器具有一个明确的信号传输方向，其主要特点是：只在特定的信号路径上传输能量，实现信号的定向耦合。

通常，定向耦合器由多个微波元件组成，内部结构多为波导、微带线、共面波导等布局。其工作原理基于微波干涉、反射和传输的特性。

二、定向耦合器的四个端口的定义

定向耦合器最基本的结构包括四个端口，它们分别代表不同的信号通路和功能单元。理解这些端口的定义，对于正确连接和分析系统性能至关重要。

1. 输入端口（Port 1）

定义：信号的主要输入端口，也称为“主端口”或“起始端口”。

功能：在系统中，射频信号从这个端口进入定向耦合器。它通常连接到信号源或主传输线。通过这个端口的信号经过定向耦合器后，部分能量被耦合到耗出端，另一部分则通过“通过”端口传输。

2. 通过端口（Port 2）

定义：信号的主要传输路径，称为“主线端口”或“通过端口”。

功能：信号在进入后大部分通过此端口传输，保持原有的信号特性（幅度和相位）。可以连接到后续的负载、天线或其他设备。这一端口是信号的主要输出路径。

3. 耦出端口（Port 3）

定义：用来取出一小部分信号的端口，称为“耦合端口”或“取样端口”。

功能：在信号传输过程中，将一部分能量耦合到此端，用于信号监测、功率测量或信号处理。这个端口的信号一般被衰减（非全功率），但保持较好的相位关系，是系统状态监控的重要接口。

4. 隔离端口（Port 4，部分设计中不存在，或称为“隔离端口”）

定义：在某些设计中存在的端口，用于吸收或隔离反向反射信号。

功能：它通过吸收反射波或隔离反向信号，防止干扰主信号路径。部分定向耦合器可能没有这个端口，只是内部结构实现了一定的隔离。

三、定向耦合器端口的工作原理

理解定向耦合器的端口作用，还需结合其工作原理：

信号从端口1（输入端）进入，沿著内部的微波结构传播。

一部分能量沿着特定路径被耦合到端口3（耦合端口），实现信号取样。这个过程主要依赖于微波传播的干涉和微波线路的设计（如耦合线参数和结构对称性）。

大部分信号通过端口2（通过端口）继续向前传递，连接到后续电路或天线。

反射波和反向信号会在内部被隔离掉，一般不会对端口1和端口2造成过多干扰（具有方向性）。

结论是：定向耦合器实现了信号的“定向”耦合，即只在一个方向上有效地取样或传输信号，保证系统的方向性和性能稳定。

总结来说，定向耦合器是射频和微波通信系统中不可或缺的器件，它的四个端口具备不同的四种定义，它们共同维护着信号的分路、信号的采样、功率监测及系统的测试等多种场合的正常运行。

来源：小高科技观