无线分布系统---功分器的选择

韩国舞族

功分器在无线分布系统中有广泛应用，它可以将基站的发射信号（Tx）分配成多路送到多个天线，同时可以将天线接收到的信号（Rx）返回基站接收机。
典型的二路功分器有微带（Wilkinson）和腔体（电抗）两种，二者各有优点，本说明阐述二者的区别
    1. 电抗功分器和Wilkinson功分器的特点：
电抗功分器一般为同轴结构，它将输入的50Ω阻抗变换为25Ω（使用内外导体的不同比率），25Ω阻抗可以与两个输出50Ω的并联阻抗良好匹配。


Wilkinson功分器通常用微带结构设计，由一对1/4波长阻抗为70.7Ω的带状线组成，输出端口之间串联一个100Ω的电阻。



2. 端口1（Port 1）输入的Tx信号:
在腔体功分器中, Port 1 的输入信号变换为25Ω，可以与输出口Port 2（50Ω）和Port 3（50Ω）的并联阻抗良好地匹配，使输入端口具有良好的驻波VSWR。
在微带功分器中，信号平均分成等幅同相的两路 Port 2 和 3。因为在电阻的两端电压相同，没有电流通过电阻。1/4波长线的特性阻抗是70.7Ω（√2*50），当Port 2 和 3接50Ω负载时，输入端具有良好的驻波VSWR。
3. 端口2（ Port 2）输入的Rx信号:
在腔体功分器中，Port 2 的输入信号是失配的，25%的信号会被反射掉， 25%的信号将传到输出口Port 3，50%将直接送到Port 1，等效为Rx信号损耗3 dB。
在微带功分器中，Port 2的信号是50Ω匹配的，但功率被负载电阻和Port 1平均分配。电阻的作用是Ports 2 和 3的退耦，但同时对Rx信号有50%（3 dB）损耗。
4.  插损是无线分布系统设计的天敌
腔体功分器内导体的材料用黄铜，表面镀银，外壳用铜或铝，用空气介质， 可以认为是损耗最小的传输线（除超导），损耗通常为0.05 dB或更小，但通常标为0.1 dB，因为要测试这么小的插损非常困难。
微带功分器采用微带设计，具有固有的0.3 到0.5 dB的损耗。听起来并不大，但经过多个功分器的累积，结果是很大的。
5.  系统的可靠性和安全性
对微带功分器来说，如果电缆或天线损坏，可能造成功分器的开路或短路。但因为输出间有隔离，一个臂的问题不会影响到另一臂。但是，还有一种情况是Tx 信号被反射，而Tx信号比Rx信号大许多倍。因为微带要求体积小，其电阻额定功率也小，一般为100mw，所以，对于消耗Rx信号是没有问题的，但当电路（天线、电缆）开路或短路时产生的反射Tx信号，足够烧坏这个脆弱的电阻。一旦电阻烧坏，功分器将不会正常工作，使网络的恢复更加困难。
而腔体功分器没有电阻可烧，所以一旦解决了开路或短路问题，即可马上恢复正常工作。  
综上所述，腔体功分器和微带功分器工作方式非常相似，但腔体功分器插入损耗更小。虽然输出端口间隔离有好处,但隔离电阻可靠性问题与之抵触。