在很多射頻電路中，功率檢測是不可或缺的，Power coupler 和Power detector 有什么區別呢？

Power coupler

Coupling（耦合）

耦合在電子電路中是指兩個或兩個以上的電路元件或電路網絡的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側向另一側傳輸能量的現象。

舉個例子：

我們知道，任何信號都會向外輻射，只是輻射信號大小有區別而已。

如上圖，LTE信號向外輻射，疊加到WIFI信號上，并且影響到WIFI信號。

當LTE信號強度較大的時候，WIFI信號會受到很大的干擾，誤碼率將很差，收到的信息經過調制后將會出現偏差，不是原來發出的信號了或產生多次諧波。比如WIFI發出的信息是"1314LJJ"（一閃一閃亮晶晶），受到LTE band40較強干擾后，收到的信息可能是"1314L"，“大鵬” 變“大朋” 了！就問你怕不怕。。。

這種耦合就是壞的方面了。

既然有壞的方面，那么就會有好的方面。

我們知道變化的磁場產電場，變化的電場產生磁場，又根據耦合原理，耦合器產生了。

如圖二，RF信號在路徑上傳輸，其邊上有一根平行導線，導線會受到RF路徑上的信號影響，產生相應的耦合信號。

如圖三，RF信號從port 1 傳輸到port 2的過程中，產生了耦合信號，耦合信號會從Port 3 和Port 4輸出

我們可以在port3和Port4檢測到相應的信號（耦合信號的功率相對RF的信號弱許多）。

耦合形式多種多樣，耦合器架構也是多種多樣的，以上是耦合器（平行線架構）的原理簡單介紹。

那么耦合器有什么作用呢？在射頻里，最常用的就是功率取樣檢測，功率合成，功率測量，VSWR簡單測量等，也稱之為power coupler（功率耦合器）

我們先介紹一下應用，然后再說一下相應參數。

一、功率取樣檢測(定向耦合器)

在WIFI或一些小基站里，RF SOC會帶一個提升線性度的DPD功能，這個DPD需要根據輸出功率的大小來調整SOC的

RF輸出信號強度/線性度，這個時候，就需要power coupler來將功放的輸出功率轉換成耦合功率再輸出給DPD管腳，SOC再根據DPD反饋的功率大小來調整輸出測信號的強度/線性度。

打個比方：現在我的WIFI 輸出功率是23dBm,EVM是5%超過了法規，這個時候，我啟用DPD功能，WIFI輸出功率為23dBm, EVM為3%，就滿足法規認證要求。（這里僅僅是舉個“栗子”，方便理解，數值不一定合理哈，勿怪）

二、功率合成

如圖五，在功放輸出后用的3dB Hybrid coupler,即我們常說的3dB電橋，此處的作用是功率合成（這個耦合器是另外一種架構制作的）

理論上功率增加3dB,如兩個PA輸出為30dBm,經過3dB Hybrid coupler 合成后，輸出為33dBm.

實際輸出會略低一些，一般是在2-2.5dB左右。

這個coupler是功率合成的應用

三、功率測量

這個多見于功率計：按照被測信號走向，功率計一般分為直通式功率計和終端式功率計

終端式功率計：

1. 不能測量較大的功率，一般都是1W以下（可測功率取決于耦合器上限功率，終端負載上限功率，及檢測單元的上限功率）
2. 可以測量各種調制信號的功率（僅僅測試功率）

直通式功率計

（1）直通式功率計具有大功率測量能力, 因為是輸出端口2可以外接天線，信號可以輻射出去，所以相應可以承載的功率較大，上限取決耦合器的上限功率，檢測單元的上限功率

（2）直通式功率計可測量帶寬相對較窄，其帶寬取決于定向耦合器的可測量帶寬。

（3）由于定向耦合器的耦合度存在，直通式功率計不能用于太小的功率測量。這個和終端式功率計正好各有所長。

下面講一下耦合器的參數：

1.方向性

2.耦合度（S31 ）

3.插損（S21 ）

4.隔離度（S41 ）

5.VSWR或RL（S11/S22）

方向性：是指定向耦合器在發射系統中辨別入射波和反射波的能力的一個品質因素。定向耦合器的方向性取決于耦合電路中的電場和磁場分量。當兩個信號產生的分量被平衡時候方向性最佳。（電場和磁場分量取決于耦合電路中的耦合電容/電感）

方向性公式：方向性（dB）=隔離度-耦合度

耦合度：是指射頻信號輸入口和耦合口之間的功率比值

耦合度公式：耦合度（dB）=10log(輸入信號功率/耦合信號功率)

插入損耗：這個就不解釋了

隔離度：是指端口1到端口4的功率比值

隔離公式：隔離度（dB）=10log(輸入信號功率/隔離終端功率)

VSWR：這里不做介紹了（VSWR=(1+Rho)/(1-Rho)）

從上面的公式可以看出，各個參數之間都有相互關系，針對各個參數：

1.在其他參數相同的情況下，方向性越大越好，其測量的數值精度越高。

2.耦合度，根據自己系統需求選擇

3.在其他參數相同的情況下，隔離度當然越大越好啦（減少信號可能產生的干擾）

4.插損越低越好

5.VSWR這個就不用講了

Power detector

Power Detector可以將輸入的射頻信號轉換為直流電壓輸出（射頻信號通過一個非線性元件時，將會產生交流信號和直流信號），然后根據電壓和功率曲線，通過電壓值來計算射頻信號的功率。

Power Detector有很多種類，從ADI的官網上，我們能看到目前主流的有哪些：

我們來看一個射頻里常用的簡單的Power Detector

射頻信號輸入，然后輸出電壓信號，注意了：這種器件是沒有射頻輸出的。

那么在應用的時候就要特別注意，如果你是直通式插入在RF路徑上的，就要選Power coupler,如果不是直通 式選擇Power Detector.

區別不僅僅在于輸入，輸出端口的問題，還要注意的是，當你在射頻路徑上使用Power detector的時候，它處于電路中的并聯位置，產生了分支，主路徑上的功率將會被分走一半，即3dB。

在設計的時候，要考慮到3dB的功率分攤，避免輸出滿足不了需求。

如上為power coupler 和power detector 一些基本原理及應用差異。