在RF的應(yīng)用中，定向性耦合器被用來在傳播方向上分離信號(hào)。在輔助臂(耦合線路)上感應(yīng)的電波與在發(fā)射系統(tǒng)(主線路)中傳輸?shù)那跋螂姴ǔ杀壤８袘?yīng)能量與輸入能量的比值被稱為耦合因子。

定向性的定義是：當(dāng)能量的傳輸發(fā)生在要求的方向上時(shí)，在一個(gè)耦合端口處的能量輸出，與當(dāng)同等大小的能量傳輸發(fā)生在相反的方向上時(shí)，在相同的耦合端口上能量輸出的差別(單位為dB)。

耦合因子＝10log(P2/P1)

這里，P1是輸入能量，P2是耦合的能量。

定向性=10log(P2/P2R)

這里，P2是為前向信號(hào)提供的耦合能量，P2R是為逆向信號(hào)提供的耦合能量(圖1)。

圖1：(a) 前向、(b) 逆向定向性耦合器示意圖。

定向性(dB)=絕緣(dB)-耦合(dB)

有限隔離是有限的定向性產(chǎn)生的原因。能量計(jì)通過測量在耦合端口處的一個(gè)定向性耦合器的輸出，來測量在傳輸線路中的能量值。這一輸出受耦合因子的影響。在主線路中反射的能量將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)測量誤差(定向性誤差)。能量測量的精確度可以通過消除反射信號(hào)，或者通過使用高定向性耦合器來提高。

手機(jī)中的能量控制

手機(jī)通過連接到RF電路的天線來接受和發(fā)射信號(hào)(圖2)。在3G頻段，WCDMA調(diào)制將使可變信號(hào)放大。通常情況下，可變信號(hào)放大能使本來平均的輸出能量達(dá)到一個(gè)峰值(超過3dB)，以覆蓋一個(gè)被256個(gè)用戶共同使用的帶寬為5MHz的通道。手機(jī)的輸出能量等級(jí)可通過基站調(diào)節(jié)，這要求來自手機(jī)的在同一個(gè)通道中傳輸?shù)乃猩闲芯€信號(hào)，能在精確度小于1dB的范圍內(nèi)被接收。如果不能滿足這個(gè)要求，則會(huì)由于信號(hào)過弱而導(dǎo)致通話被中斷，也就是說，來自用戶的服務(wù)感知等級(jí)很低。

圖2：基本的GSM+3G無線電功能方框圖。

與之形成鮮明對(duì)比的是，GSM波段采用TDMA標(biāo)準(zhǔn)，且伴有GMSK型信號(hào)調(diào)制，這里的移動(dòng)用戶成為在給定時(shí)間間隙和通道內(nèi)的唯一用戶。這意味著可以忽略較差的能量控制對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響，因?yàn)樗鼘?duì)其他用戶的影響非常小。

高定向性耦合器的執(zhí)行

密集天線環(huán)境中的任何改變都可能導(dǎo)致匹配不當(dāng)，并且在某些特定場合，還會(huì)增加反射能量。我們將考慮的最大VSWR值是6比1，該值發(fā)生在最壞情況下，例如當(dāng)天線不能被打開時(shí)。