定向耦合器是一种三端口或四端口器件，用来监控和信号分离，是一种无源和可逆网络。微信
（图片来自网络，如侵删）
网络
耦合器理论上是无耗电路，并且各个端口均应是匹配的。以下图所示一个四端口定向耦合器，信号从端口1输入后大部分的信号应该从端口2直接输出，其中一小部分的信号会从端口3耦合出来，端口4一般会接一个匹配负载，若是要将定向耦合器反过来使用，则一、2的属性及三、4的属性就对换。
测试
上图所示，在理想状况下，当信号功率从端口1输入时，输出功率只应出如今端口2和端口3，而端口4是彻底被隔离的，没有任何功率输出。但在实际状况下总有一些功率会泄漏到端口4。设信号输入端1的功率为P1，信号传输端2的功率为P2，信号耦合端3的功率为P3，信号隔离端4的功率为P4。则定向耦合器的特性指标能够由耦合度、插入损耗、隔离度和方向性四项指标来表征，单位默认为dB。spa
（1） 耦合度.net
描述耦合输出端口与主路输入端口的比例关系，一般用分贝表示，dB值越大则耦合端口输出功率越小。好比上图为端口1输入的功率和被耦合到端口3的功率之比，表示为：3d
（2）插入损耗
orm
主路输出端和主路输入端的功率比值，包括耦合损耗和导体介质的热损耗。即端口1到端口2的能量损耗：blog
端口1的输入功率有一部分是被耦合到端口3的，因此端口1到端口2 的插入损耗是传输损耗和耦合损耗之和。当耦合器用于测试测量时，一般选取耦合度比较小，好比20dB或30dB，固然也能够更小，而做为功率合成或是信号分配时，则会采用比较大的耦合度，好比3dB、3dB、或是7dB等。
图片
（3）隔离度get
描述主路输入端口与耦合支路隔离端口的比例关系。在理想的定向耦合器中，当功率从端口1输入时，端口4是没有功率输出的，而实际上总会有一些功率从4端口泄漏出来，这就是隔离度指标：
P1是端口1的输入功率，P4是端口4的输出功率。
（4）方向性
描述耦合输出端口与耦合支路隔离端口的比例关系。理想状况下，方向性为无限大。也就是端口1和端口4之间的隔离关系之比：
描述定向耦合器特性的三个指标间有严格的关系，即方向性＝隔离度-耦合度，D=I-C。针对耦合器而言，方向性和隔离度是相对比较难控制的指标。正面是实测的一个示例：
耦合器须要至少三端口的网分来测量，早期还有三端口的网分，如今通常都是两端口或四端口，不作隔离度校准与作隔离度校准对耦合器的测试结果影响很大，在隔离度校准时会将50欧姆负载接在隔离端口。过去定向耦合器的测量一次使用两个端口，其它端口接匹配负载。这样耦合器的隔离度依赖于测试端口间的匹配，可是当某些端口没法接上负载时，就须要使用三端口或四端口网分，这样可使用多端口偏差校订对全部端口的失配进行全校订。好比说微带耦合器就须要使用夹具或探针进行测试。
一般平行耦合线定向耦合器由主线和辅线构成，两条平行微带的长度为四分之一波长，以下图，信号由1口输入，2口输出，4口是耦合口，3口是隔离端口。
由于在辅线上耦合输出的方向与主线上波传播的方向相反，故这种形式的定向耦合器也称为“反向定向耦合器”。当导线1—2中有交变电流i1流过的时候，因为4—3线和1—2线相互靠近，故4—3线中便耦合有能量，能量既经过电场（以耦合电容表示）又经过磁场（以耦合电感表示）耦合。经过耦合电容Ｃm的耦合，在传输线4—3中引发的电流为ic4和ic3。同时因为i1的交变磁场的做用，在线4—3上感应有电流iL。根据电磁感应定律，感应电流iL的方向与i1的方向相反，因此能量从1口输入，则耦合口是4口。而3口则是隔离的。
定向耦合器用途普遍，好比可用于抗干扰和杂散测量。当待测物为接收机或是手机类产品时，经过定向耦合器的耦合端接上一台讯号源用以输入干扰信号，再打开手机，用频谱分析仪来测量手机的杂散输出，频谱分析仪只但愿接收来自DUT端的手机信号，而不但愿收到讯号源的干扰信号，因此对于耦合器而言，其方向性指标也相当重要。
（图片来自网络，如侵删）
不少习惯使用标网的客户，会用定向耦合器进行驻波测试。直接测试S12或S21，定向耦合器端接短路片进行归一化校准。以下图：源信号通过同轴电缆及同轴波导转换进入定向耦合器中，通过测试端口校准（短路或开路）或待测件（下图为喇叭天线）后，反射信号经过定向耦合器辅线及检波器回到仪表。
（图片来自《天线测量实用手册第二版》，如侵删）
部份内容参考《实用射频测试和测量第三版》和《天线测量实用手册第二版》，部分图片来自网络，若有侵权麻烦后台留言后当即删除。
好了，今天就到这儿，不足之处欢迎评估指出。
本文分享自微信公众号 - 测试那些事儿（Jackiy_455750304）。
若有侵权，请联系 support@oschina.cn 删除。
本文参与“OSC源创计划”，欢迎正在阅读的你也加入，一块儿分享。