第3讲-功率衰减器
衰减器的工作范围
衰减器的工作范围
衰减器是一种被广泛应用于电子电路中的被动元件。
它的主要作用是将输入信号的幅度降低到所需的水平，以保证电路的正常工作。
在实际的应用中，衰减器的工作范围是非常重要的，它决定了电路的性能和可靠性。
衰减器的工作范围主要包括两个方面，即频率范围和衰减范围。
频率范围是指衰减器可以工作的频率范围，它通常由衰减器的设计和制造工艺决定。
不同类型的衰减器具有不同的频率范围，一般来说，高频衰减器的频率范围比低频衰减器更广。
衰减范围是指衰减器可以实现的幅度衰减范围，它由衰减器的电路结构和材料特性决定。
衰减器可以实现的衰减量通常以分贝(dB)
为单位表示。
一般来说，衰减器的衰减范围越大，其实现的衰减量就越大。
另外，衰减器的工作范围还与其使用环境有关。
例如，环境温度、湿度等因素都会对衰减器的性能产生影响。
因此，在使用衰减器时，需要根据具体的使用环境选择合适的型号和规格，以确保电路的正常工作和稳定性。
总之，衰减器的工作范围是衡量其性能和可靠性的重要指标之一。
在实际使用中，需要根据具体的需求选择合适的衰减器，以满足电路的要求。
- 1 -。
功率衰减器参数及检测
1 / 5功率衰减器参数与检测TP-LINK 内销PE 李悦一、概述在无线系统测试中常常需要对从一个设备到另一个设备的信号进行衰减。
例如，射频发射机测试中，涉及的功率等级常常从几瓦到几百瓦甚至上千瓦，这么大功率的信号必须得经过衰减以后才可以连接到大部分的测试设备中，否则会对测试设备有损害。
一种叫做衰减器的简单电路常常能用来减少信号幅度，而且衰减器不但可以把信号电压衰减到一定值还可以对阻抗值进行变换。
衰减器的技术指标包括衰减器的工作频带、衰减量、功率容量、回波损耗等。
工作频带是指在给定频率范围内使用衰减器,衰减量才能达到指标值；衰减量是指输入信号与输出信号功率的对数值之差；功率容量就是衰减器正常工作时能够承受的最大功率损耗，衰减器是一种能量消耗元件，功率消耗后变成热量。
可以想象，材料结构确定后，衰减器的功率容量就确定了；回波损耗指的是传输信号被反射到发射端的比例，可以用驻波比来形容，对于功率衰减器，要求其两端的输入输出驻波比应尽可能小；衰减器是一个功率消耗元件，不能对两端电路有影响，也就是说，与两端电路都是匹配的。
二、两个重要指标进行衰减器设计时，最基础的两个指标要求如下：2.1衰减量无论构成功率衰减的机理和具体结构如何,总是可以用下图所示的二端口网络来描述衰减器。
图中,信号输入端的功率为P 1，而输出端的功率为P 2，衰减器的功率衰减量为A（dB）。
若P 1、P 2以分贝毫瓦（dBm）表示,则两端功率间的关系为： 即： 可以看出，衰减量描述功率通过衰减器后功率的变小程度。
衰减量的大小由构成衰减器的材料和结构确定。
衰减量用分贝作单位,便于整机指标计算。
2.2阻抗匹配利用电阻构成的T 型或П型网络实现集总参数衰减器，通常情况下，衰减量是固定的，且由三个电阻值决定。
两种电路拓扑下图所示。
图中Z 1、 Z 2是电路输入端、 输出端的特性阻抗。
T 型功率衰减器； π型功率衰减器12()()10lg ()P mW A dB P mW=(a )(b )Port ‐2 P2Port ‐1 P1 ()()()21P dBm =P dBm -A dB对衰减器输入而言，输入阻抗要与信号源的输出阻抗匹配；对衰减器输出而言，输出阻抗要与负载阻抗匹配。
衰减器设计
Lumped-components
Ctrl+R旋转 器件
Simulation-S_param
练习：设计10dB П型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰减器。
A 1010 1 Rs Z 0 2 1 R p1 R p 2 Z 0 1
3. T型异阻式
A 1010 R 2 Z1 Z 2 p 1 a 1 Rs1 Z1 Rp 1 Rs 2 Z 2 a 1 R p 1 1 Z1 Z 2 s 2 1 1 a 1 1 R p1 Z 1 R s 1 1 1 a 1 1 R p 2 Z 1 R 2 s
例子：测衰减器在30MHz-3198MHz的插损、驻波和回损。
（1）按《菜单》按钮，选择扫频方案1。 （2）在主菜单下设置初始频率（30MHz）、频率间隔（39.6MHz）和终止频率 (3198MHz)。 （3）在主菜单下按〖↓〗键将光标移到《测:A B》下, 按〖→〗或〖←〗键使A下为 《插损》,B下空白。 （4）接法如下图，为了衰减器能直接对接以减小测试误差，可先将两个衰减器对接 起来，再通过双阴与接到A口的电缆接上，然后按【执行】键完成直通校正。
3 衰减器的主要用途
(1)控制功率电平: 在微波超外差接收机中对本振输出 功率进行控制,获得最佳噪声系数和变频损耗,达到最佳 接收效果。在微波接收机中,实现自动增益控制,改善动 态范围。 (2) 去耦元件: 作为振荡器与负载之间的去耦合元件。 (3) 相对标准: 作为比较功率电平的相对标准。 (4) 用于雷达抗干扰中的跳变衰减器: 是一种衰减量能 突变的可变衰减器,平时不引入衰减,遇到外界干扰时, 突然加大衰减。
激光器功率衰减规律
激光器功率衰减规律激光器功率衰减是指激光器输出功率随着传输距离的增加而逐渐减小的现象。
这个规律在光通信、激光加工以及医疗等领域中都有着重要的应用。
本文将从激光器功率衰减的原因、衰减规律以及影响因素等方面进行探讨。
激光器功率衰减的原因主要有两个：衍射和吸收。
衍射是指光线在传输过程中发生的弯曲现象，导致光束的扩散，从而使功率减小。
吸收是指光线在传输过程中被介质吸收的现象，其中包括散射、吸收和散射等过程。
这些过程都会使激光器的输出功率逐渐减小。
激光器功率衰减的规律可以用指数衰减模型来描述。
根据这个模型，激光器功率衰减与传输距离呈指数关系。
也就是说，随着传输距离的增加，激光器的输出功率将以指数形式逐渐减小。
这是因为衍射和吸收等因素会随着传输距离的增加而积累，从而导致激光器的功率衰减。
然而，激光器功率衰减并不仅仅受到传输距离的影响，还受到其他因素的影响。
其中一个重要因素是激光器的波长。
不同波长的激光器在传输过程中会受到不同程度的衍射和吸收，从而导致功率衰减的差异。
另外，激光器的输出功率和传输介质的特性也有关系。
不同介质对激光的吸收和散射程度不同，因此会对激光器的功率衰减产生影响。
为了降低激光器功率衰减，可以采取一些措施。
首先，可以选择合适的激光器波长。
根据传输介质的特性选择合适的波长，可以减小衍射和吸收的影响，从而降低功率衰减。
其次，可以采用光纤放大器来增强激光器的输出功率。
光纤放大器可以在激光器输出前或传输过程中增加光信号的强度，从而抵消功率衰减的影响。
此外，对于一些特殊应用，还可以采用光纤补偿技术来补偿功率衰减。
激光器功率衰减是激光器输出功率随着传输距离的增加而逐渐减小的现象。
衍射和吸收是导致功率衰减的主要原因，其规律可以用指数衰减模型来描述。
除了传输距离外，激光器的波长和传输介质的特性也会对功率衰减产生影响。
通过选择合适的波长、使用光纤放大器以及采用光纤补偿技术等措施，可以降低激光器功率衰减，提高激光器的传输效果。
衰减器原理及其设计
衰减器原理及其设计
衰减器原理及其设计
衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：
（1）调整电路中信号的大小；
（2）在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；
（3）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可
在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。
通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的四端网络，它的特性阻抗、衰减都是与频率无关的常数，相移等于零。
实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。
1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有L 型、T 型、X 型和桥T 型等几
种结构，其电路形式和计算公式见表5.1-16。
注：RC 为特性阻抗；RC1、RC2 为两侧特性阻抗，B 为固有衰减值N=EB。
其中L 型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配，而T 型、X 型、桥T 型属
于对称衰减器，主要用于衰减。
一端接地的衰减器称为不平衡衰减器；反之，
两端不接地的衰减器称为平衡衰减器。
例：设计一衰减器，匹配于信号源内阻RS-600 欧与负载电阻RL=150 欧之间，其衰减量为30DB。
解计算过程：
（1）因为RS、RL 不相等，所以选用一节倒L 型和一节对称T 型号组成衰
减器，如图5.1-19A 所示
倒L 型电路计算：
（2）T 型电路计算：由于总衰减量为30DB，所以T 型衰减量为（3）电路简化：对设计电路进行变换，进而得到简化电路，由图5.1-19A 变。
第4章功率衰减器介绍
圆 形 截 止 波 导
图 4-10截止式衰减器
第4章 功率衰减器 4.3.2 1.
波导中平行于电场方向放置有一定衰减量的吸收片组成。
有损耗性薄膜或介质表面有—定电阻, 沿表面的电磁波电场 切向分量,将在薄膜或介质上引起传导电流,形成焦耳热损耗并
以热能的形式散发掉。只要控制衰减器衰减量 , 信号经过衰减
4.2.3 集总参数衰减器设计实例
例１：
设计一个5dB的T型同阻式（Z1=Z2=50Ω ）固定衰减器。
1
第4章 功率衰减器 步骤二: 利用ADS仿真衰减器特性。
图4-3 T型同阻式固定衰减器电路图
第4章 功率衰减器 仿真结果如图4-4所示。
图 4-4仿真结果
第4章 功率衰减器 例２： 设计10dBП 型同阻式（Z1=Z2=50Ω ）固定衰减器。
-0.5 -1.0
dB(S(2,1))
-1.5 -2.0 -2.5 -3.0 -3.5 1.0 1.2 1.4
m1
m1 freq= 1.500GHz dB(S(2,1))=-1.775
1.6 1.8 2.0
X1 set to 0.01mA and X2 set to 100mA
freq, GHz
第4章 功率衰减器
第4章 功率衰减器
4.1.2 衰减器的基本构成
电阻是衰减器的一种基本形式 ,由此形成的电阻衰减网络
就是集总参数衰减器。
电阻材料被放置到不同波段的射频 /微波电路结构中就形 成了相应频率的衰减器。 衰减器设计的关键就是散热设计。 快速调整衰减器有两种实现方式：
①半导体小功率快调衰减器,如PIN管或FET单片集成
第4章 功率衰减器 步骤二: 利用ADS仿真衰减器特性。
固定衰减器原理范文
固定衰减器原理范文功率衰减器是一种用于调整信号功率的衰减器。
它的工作原理是根据电压和电流相关的欧姆定律。
当信号通过功率衰减器时，其功率通过衰减器上的电阻元件被部分耗散掉。
根据欧姆定律，功率P等于电压V乘以电流I，功率衰减器通过增加电阻来减小电压和电流，从而降低信号的功率。
衰减器是一种用于调整信号强度的衰减器。
它的工作原理是通过插入衰减器中的损耗元件来降低信号的幅度。
衰减器通常由固定的衰减元件和可变的控制电路组成。
可变控制电路用于选择不同的衰减系数，从而实现对信号强度的调节。
固定衰减器的主要特点是衰减系数是固定的，无法通过外部控制进行调节。
因此，它适合于需要稳定衰减系数的应用。
衰减器的衰减系数通常以分贝（dB）为单位来表示。
分贝是一种用于描述信号强度比的常用单位。
具体而言，衰减器的衰减系数可以用以下公式表示：衰减dB = 10 * log10(输入功率 / 输出功率)其中，输入功率是信号进入衰减器的功率，输出功率是信号通过衰减器后的功率。
通过选择合适的衰减器，可以实现不同的衰减系数。
固定衰减器通常使用精密电阻器作为衰减元件。
电阻器的阻值决定了信号的衰减量。
为了保证衰减器的稳定性和精度，通常使用高质量的电阻器来制作衰减器。
此外，还需要考虑衰减器对信号的回波损耗和插入损耗。
回波损耗是指信号在衰减器中反射的程度，插入损耗是指信号通过衰减器时发生的能量损耗。
为了减小回波损耗和插入损耗，可以在衰减器的设计和制造过程中采取一些措施，例如优化布线和增加衰减器的长度。
衰减器的选择应根据具体的应用需求和系统要求来确定。
衰减器的衰减系数、工作频率范围、回波损耗和插入损耗等方面都需要考虑。
此外，还需要考虑衰减器的耐压能力和温度特性等因素。
对于特殊应用需求，还可以选择带有特殊功能的衰减器，例如宽带衰减器、高功率衰减器和温度补偿衰减器等。
总结起来，固定衰减器是一种用于调节信号强度的电子设备。
它通过插入一定的损耗元件来减小信号的幅度。
衰减器的技术指标
衰减器的技术指标衰减器，是一种将信号的功率减小的器件，它在电子测试、通信和微波系统设计中起着至关重要的作用。
衰减器的主要目的是减小信号的功率，并能够防止信号的反射和干扰，使信号在传输中能够保持稳定。
在衰减器的设计与选择中，需要注意不同的技术指标，以满足特定的需求。
下面介绍衰减器的常见技术指标：频率范围衰减器的频率范围是指它能够工作的频率范围，通常以GHz为单位。
在选择衰减器时，需要确保其频率范围符合需求，以确保其性能和稳定性。
衰减值衰减值是衰减器将信号减小的程度，通常以分贝（dB）为单位表示。
不同的应用需要不同的衰减值，因此在选择衰减器时需要根据实际需求进行选择。
相位稳定性衰减器的相位稳定性是指在不同的频率下，衰减器引起的信号相位变化的稳定度。
在一些应用中，相位稳定性比衰减值更重要，因此在选择衰减器时需要仔细考虑。
损耗损耗是指信号在通过衰减器时的功率损耗，一般以分贝为单位来表示。
在设计和选择衰减器时，需要尽可能减小损耗，以确保信号传输的稳定性和可靠性。
反射损耗反射损耗是指信号在通过衰减器时发生反射所引起的损失，通常以分贝为单位表示。
反射损耗的大小与衰减器的设计和质量有关，通常要求反射损耗小于20 dB。
插入损耗插入损耗包括衰减器本身引起的损耗以及与衰减器配合使用的连接器和电缆引起的损耗。
在选择衰减器时，需要注意插入损耗的大小，以及连接器和电缆的损耗。
温度系数衰减器的温度系数是指其衰减值随温度变化而产生的变化。
在一些应用中，需要考虑衰减器的温度系数，以确保其在不同的温度下表现稳定。
功率承受能力衰减器的功率承受能力是指其可以承受的最大功率级别。
在测试和通信应用中，需要选择功率承受能力足够大的衰减器，以避免超出其工作范围而出现故障。
以上就是衰减器的常见技术指标。
在选择和设计衰减器时，需要根据实际应用的需求来进行选择，以确保其性能和稳定性。
衰减器设计
衰减量：
A=20lg|s21|(dB) 端口匹配： 20lg|s11|=-∞。
A
1010
Rp
Z0
2
1
Rs1 Rs2 Z0
1 1
2. П型同阻式
A
1010
Rs
Z0
2
1
R p1
Rp2
Z0
1 1
(4) 回波损耗。回波损耗就是衰减器的驻波比,要求衰减器 两端的输入输出驻波比应尽可能小。我们希望的衰减器是 一个功率消耗元件,不能对两端电路有影响,也就是说,与两 端电路都是匹配的。设计衰减器时要考虑这一因素。
2
构成射频/微波功率衰减器的基本材料是电阻性材 料。通常的电阻是衰减器的一种基本形式,由此形成的 电阻衰减网络就是集总参数衰减器。通过一定的工艺把 电阻材料放置到不同波段的射频/微波电路结构中就形 成了相应频率的衰减器。
1
Rp2
1 Z2
a 1
1
1 Rs
1
设计实例一：设计一个5dB T型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰减器。 （1） 同阻式集总参数衰减器A=-5dB,由公式计算元件参数:
A
1010
Rp
Z0
2
1
82.24
a 1
Rs1 Rs2 Z0
R
p1
Rp2
Z0
1 1
练习：设计10dBП型异阻式（Z1=50 Ω,Z2=75Ω）固定衰减器。
2功率衰减器
2. 交流信号作用下的阻抗特性
频率较低时，正向导电，反向截止， 具有整流特 性。 频率较高时，正半周来不及复合，负半周不能完 全抽空，I区总有一定的载流子维持导通。
RF&MW
3. PIN二极管的特性 (1) 直流反偏时，对微波信号呈现很高的阻抗，
正偏时呈现很低的阻抗。可用小的直流（低频）功 率控制微波信号的通断，用作开关、 数字移相等。
A 10
（4-8）
RF&MW
2. П型异阻式
10 1 Z 1Z 2 Rs 2 1 1 1 1 R p1 Z 1 Rs 1 1 1 1 1 R p2 Z 1 Rs 2
i j 2 Z 0Y D 2 j 1 Z Y 0 D
移动
单片
吸收 薄片 转动
吸 收 薄 片 (刀 形 ) 轴
双片
(a )
(b )
图 4-11 吸收式衰减器结构示意图 (a) 固定式； (b) 可变式
RF&MW
2. 极化吸收式衰减器
圆柱波导旋转的角度θ可以用精密传动系统测量 并显示出来，角度的变化也就是极化面的变化。 极化衰减器的衰减量为 A=20 lg (cosθ) （4-10）
7 7 .1 1
1
R p2
1 1 1 Z 1 Rs 2
2 0 7 .4 5
RF&MW
步骤二: 利用ADS仿真。
图4-7 Π型同阻式固定衰减器电路图
RF&MW
图4-8 仿真结果
RF&MW
4.3 分布参数衰减器
衰减器的标准
衰减器的标准衰减器是一种用于减弱或控制信号强度的电子元件，常见于无线通信、光纤通信、电子测试设备等领域。
衰减器的主要功能是将输入信号的功率降低到所需的输出功率水平，以满足系统的要求。
在实际应用中，衰减器需要符合一定的标准，以保证性能和可靠性。
本文将介绍衰减器的标准要求及其相关内容。
一、频率范围衰减器的频率范围是指衰减器可以正常工作的频率范围。
不同的应用领域和具体任务对衰减器的频率范围要求不同，因此衰减器需要满足具体应用的频率需求。
在设计和选择衰减器时，需要明确所需的工作频率范围，并选择符合要求的衰减器。
二、衰减值衰减值是衡量衰减器性能的重要指标，通常用于表示衰减器对信号强度的降低程度。
衰减值以分贝（dB）为单位进行表示，数值越大表示信号强度降低的程度越大。
衰减器的衰减值应满足设计或使用要求，以确保输出信号的功率达到预期值。
在实际应用中，衰减值的精度和稳定性也是衰减器标准的重要考虑因素。
三、插入损耗插入损耗是衡量衰减器性能的另一个重要参数。
插入损耗是指信号通过衰减器时引入的能量损失，也即输入信号功率和输出信号功率之间的差值。
插入损耗应尽量小，以减少对信号质量的影响。
在衰减器的设计和制造过程中，需要采用合适的材料和工艺，以降低插入损耗并保证其稳定性。
四、温度稳定性衰减器的温度稳定性是衡量其性能优劣的指标之一。
温度变化会导致衰减器的电阻值发生变化，进而影响衰减器的衰减值和插入损耗。
为保证衰减器的稳定性，在设计和制造过程中需要考虑温度补偿等措施，以减小温度对衰减器性能的影响。
五、功率承受能力衰减器需要能够承受一定的输入功率，以保证正常工作并不发生损坏。
功率承受能力是衡量衰减器的另一个关键指标，通常以瓦特（W）为单位进行表示。
在选择衰减器时，需要根据实际应用需求和系统的功率水平来确定所需的功率承受能力。
六、反射损耗反射损耗是指信号在衰减器输入端产生的反射情况，主要由于阻抗不匹配引起。
高反射损耗会导致信号的反射，降低信号质量。
什么是衰减器它在电路中的作用是什么
什么是衰减器它在电路中的作用是什么衰减器是一种常见的电路元件，广泛应用于各种电子设备和通信系统中。
本文将介绍衰减器的基本概念、种类、工作原理以及在电路中的作用。
一、衰减器的基本概念衰减器是用来削弱信号幅度或功率的电路元件。
它通过吸收、散射或转换信号的能量来降低信号的强度。
衰减器可用于调节信号的功率水平，从而满足不同电路或系统的需求。
二、衰减器的种类根据衰减器的性质和特点，可以分为以下几种类型：1. 固定衰减器：固定衰减器具有固定的衰减值，无法调节。
它通常由特定的电阻、电容或电感元件组成，通过限制信号的流动而降低信号的功率。
2. 可变衰减器：可变衰减器可以根据需要调节衰减值。
它通常采用可变电阻、可变电容或可变电感等元件，并通过改变这些元件的参数来控制衰减值。
3. 射频衰减器：射频衰减器主要用于射频信号处理。
它可以减小射频信号的功率，降低干扰和噪声，并控制信号的传输损耗。
4. 光衰减器：光衰减器用于光纤通信系统中，用于精确控制光信号的功率。
它可以通过吸收或散射光信号来实现衰减效果。
三、衰减器的工作原理衰减器的工作原理与其类型和结构有关。
以固定衰减器为例，其工作原理可以简单描述如下：固定衰减器通常由电阻网络组成。
当信号通过衰减器时，部分信号能量将被电阻吸收，转化为热能。
由于电阻的特性，信号的功率将相应地降低。
通过选择不同的电阻数值，可以实现不同的衰减值。
可变衰减器则通过改变可变元件的参数来控制信号的衰减值。
例如，通过改变可变电阻的阻值，可以调节信号通过衰减器时的电阻大小，从而实现不同的衰减程度。
四、衰减器在电路中的作用衰减器在电路中有着重要的作用：1. 信号平衡：在某些电路中，不同分支的信号需要保持平衡。
衰减器可以用来减小较强信号的功率，使其与较弱信号处于相同功率水平上，从而实现信号的平衡。
2. 信号匹配：在通信系统中，信号源、传输线和负载之间的阻抗匹配是十分重要的。
衰减器可以用来匹配不同阻抗之间的信号，从而提高信号传输效率。
第3讲-功率衰减器
响,也就是说,与两端电路都是匹配的。设计衰减器时要考虑这一因素。
第4章 功率衰减器
4.1.2 衰减器的基本构成 构成射频/微波功率衰减器的基本材料是电阻性材料。通 常的电阻是衰减器的一种基本形式 ,由此形成的电阻衰减网络 就是集总参数衰减器。通过一定的工艺把电阻材料放置到不同 波段的射频/微波电路结构中就形成了相应频率的衰减器。 如果是大功率衰减器,体积肯定要加大,关键就是散热设计。 随着现代电子技术的发展, 在许多场合要用到快速调整衰
赵紫正等.高功率微波矩形波导衰减器的设计与实验. 电子测量与仪器学报. 2010,24(9)
第4章 功率衰减器
衰减器CST计算模型
衰减量计算结果
第4章 功率衰减器
8为波导衰 减器 9为温度传 感器 10为直流 水泵 11为流量 传感器 12为螺旋 板式换热 器 13为水箱 14为控制 电路 15为硅胶 管
若 P1 、 P2 以分贝毫瓦（ dBm ）表
示,则两端功率间的关系为
1 P1 功率衰减器 A(dB ) 2 P2
P2(dBm)=P1(dBm)-A (dB) 即
图 4-1 功率衰减器
P2 (m W) A(dB) 10 lg P 1 ( m W)
第4章 功率衰减器
4.1.1 衰减器的技术指标——工作频带、功率容量、回波
第4章 功率衰减器
在大衰减比小的加工优势：
第4章 功率衰减器
4.3 分布参数衰减器
4.3.1 同轴型衰减器 1. 吸收式衰减器：内外导体间电阻性介质填充、内导
体串联电阻和带状线衰减器转换为同轴形式。衰减量的大
小与电阻材料的性质和体积有关。
(a )
(b )
( c)
图 4-9 三种同轴结构吸收式衰减器 （a） 填充; （b） 串联; （c） 带状线
衰减器原理
衰减器原理,用途及设计-衰减器原理,用途及设计衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：（1）调整电路中信号的大小；（2）在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；（3）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。
通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的四端网络，它的特性阻抗、衰减都是与频率无关的常数，相移等于零。
实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。
1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有L型、T型、X型和桥T型等几种结构，其电路形式和计算公式见表5.1-16。
注：RC为特性阻抗；RC1、RC2为两侧特性阻抗，B为固有衰减值N=EB。
其中L型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配，而T型、X型、桥T型属于对称衰减器，主要用于衰减。
一端接地的衰减器称为不平衡衰减器；反之，两端不接地的衰减器称为平衡衰减器。
例：设计一衰减器，匹配于信号源内阻RS-600欧与负载电阻RL=150欧之间，其衰减量为30DB。
解计算过程：（1）因为RS、RL不相等，所以选用一节倒L型和一节对称T型号组成衰减器，如图5.1-19A所示倒L型电路计算：（2）T型电路计算：由于总衰减量为30DB，所以T型衰减量为（3）电路简化：对设计电路进行变换，进而得到简化电路，由图5.1-19A变换为图B及图C的形式。
上一页1 2 下一页2、可变衰减器的设计可变衰减器，一般是指特性阻抗值恒定的，而它的衰减值是可变的衰减器，此外，还有一种分压式可变衰减器，由于它的负载往往是高阻抗，因此对这种分压式可变衰减器的特性阻抗就没有什么具体要求。
1）可变桥T型衰减器可变桥T型衰减器的电路结构如图5.1-20所示。
图5.1-20 可变T型衰减器采用这种可变衰减器电路的优点是，电路中只有两个可变化部分而可变T型号或可变X型衰减将有三个可变部分），而且R为固定电阻，可以避免因旋钮换档时，由于旋钮触点接触不良而引起电路中断现象。
第三章光衰减器
2π
∞
（3.4）
7
将（3－1）（3－2）（3－3）式分别代入（3－4）式 可得到经过横向位移后光能量的损耗：
Ld = −10 logη = −10 logη反e
16k 2 η反 = (1 + k ) 4
( − d ω0 )2
（3.5）
（3.6）
2
单模光纤： 0 = (0.65 + 1.619V ω
1915年诺贝尔奖授给W.H.布拉 格和W.L.布拉格父子俩，以表 彰他们在的杰出用X射线研究晶 体结构方面所作出贡献。 1912年，W.L.布拉格在德国物理学家 M.von劳厄发现X射 线通过晶体产生衍射的基础上， 进行了一系列实验， 1913年提出布拉格公式。 他们父子二人研究出晶体结构 分析的方法，从理论及实验上证明了晶体结构的周期性 和几何对称性，奠定了X射线谱学及X射线结构分析的基 础，从而为深入研究物质内部结构开辟了可靠的途径
5
模场分布 E0 可以表示为：
E 0 (r ) =
2
ω0
exp[−( r
ω0
)2 ]
（3.1）
其中 ω 0 为模场半径， r 是纤芯中任意一点到轴心的距离。 该光束经过横向错位d传输到第二根光纤的端面时，其模场变化为 E1 (r )
E1 ( r ) =
2
ω1
exp[−( r
ω1
2
)2 ]
*衰减片式衰减器的衰减量取决于金属蒸发镀膜层的透过率和均 匀性。 *机械式结构的衰减器，在结构中的读数显示方式及机械调整方 法也将影响到光衰减器中的衰减精度。
38
第三章光衰减器
由朗伯定律可知，透过率取决于吸收材料的内透射 率和它的厚度t: （3-13） TP = 10 −α t 衰减量A可表示为： A (3-14) A = −10 log T = 10α t
衰减器原理及其设计
衰减器原理及其设计时间：2012-01-07 来源：作者：关键字：衰减器原理衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：（1）调整电路中信号的大小；（2）在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；（3）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。
通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的四端网络，它的特性阻抗、衰减都是与频率无关的常数，相移等于零。
实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。
1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有L型、T型、X型和桥T型等几种结构，其电路形式和计算公式见表5.1-16。
注：RC为特性阻抗；RC1、RC2为两侧特性阻抗，B为固有衰减值N=EB。
其中L型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配，而T型、X型、桥T型属于对称衰减器，主要用于衰减。
一端接地的衰减器称为不平衡衰减器；反之，两端不接地的衰减器称为平衡衰减器。
例：设计一衰减器，匹配于信号源内阻RS-600欧与负载电阻RL=150欧之间，其衰减量为30DB。
解计算过程：（1）因为RS、RL不相等，所以选用一节倒L型和一节对称T型号组成衰减器，如图5.1-19A所示倒L型电路计算：（2）T型电路计算：由于总衰减量为30DB，所以T型衰减量为（3）电路简化：对设计电路进行变换，进而得到简化电路，由图5.1-19A变换为图B及图C的形式。
2、可变衰减器的设计可变衰减器，一般是指特性阻抗值恒定的，而它的衰减值是可变的衰减器，此外，还有一种分压式可变衰减器，由于它的负载往往是高阻抗，因此对这种分压式可变衰减器的特性阻抗就没有什么具体要求。
1）可变桥T型衰减器可变桥T型衰减器的电路结构如图5.1-20所示。
图5.1-20 可变T型衰减器采用这种可变衰减器电路的优点是，电路中只有两个可变化部分而可变T型号或可变X 型衰减将有三个可变部分），而且R为固定电阻，可以避免因旋钮换档时，由于旋钮触点接触不良而引起电路中断现象。
实验03：功率衰减器(Power Attenuator)
实验三：功率衰减器（Power Attenuator ） *一、 实验目的：1. 了解功率衰减器的原理及基本设计方法。
2. 利用实验模组实际测量以了解功率衰减器的特性。
3.学会使用微波软件进行功率衰减器的设计和仿真，并分析结果。
二、预习内容：1. 熟悉功率衰减原理的理论知识。
2. 熟悉功率衰减器的理论知识。
三、实验设备：四、理论分析：（一）功率衰减器的原理:功率衰减器是双端口网络结构（2-port network ），如图3-1所示:信号输入端（Port-1）的功率为P1，而输出端（Port-2）的功率为P2。
若P1、P2以毫瓦分贝（dBm ）来表示，如衰减器之功率衰减量为AdB ，则两端功率间的关系为：P2(dBm) = P1(dBm) – AdB即)(1)(2log10mW P mW P AdB ⋅=其设计方法依次说明如下:（一）固定型（Fixed Attenuator ）此型电路仅利用电阻来设计。
按结构可分成T 型 及П型, 如图3-2(a)(b)所示。
图3-1 功率衰减器方框图Port-2 P2Port-1 P1R S1 2图3-2(a) [T 形]功率衰减器 图3-2(b) [П形]功率衰减器 其中Z1、Z2即是电路输入、输出端的特性阻抗（Characteristic Impedance ）。
根据电路两端使用的阻抗不同，可分为同阻式、异阻式。
1. 实验记录3-1，3-2，3-3，3-4均为以下此表：5.硬件测量的结果建议如下为合格:RF2KM3-1A MOD-3A(50-1000MHZ) S11≤-12dBS21=-10±1dBMOD-3B(50-1000MHZ) S11≤-15dB S21=-10±1dB6.待测模组方框图：六、软件仿真：1、进入微波软件MICROWAVE 。
2、在原理图上设计好相应的电路，设置好端口，完成频率设置、尺寸规范、器件的加载、仿真图型等等的设置。
衰减器基础知识
衰减器基础知识衰减器基础知识同轴衰减器、射频衰减器、衰减器、高功率衰减器衰减器，射频微波中简单的一个附件之一，要说哪个射频实验室没有，估计大家都不相信，当然，衰减器的大用户是用来衰减功率或者保护后级。
衰减器按照组成类型来分的话，主要有同轴、波导、PIN二极管等多种形式。
同轴衰减器以吸收式也就是我们的衰减片为主。
所以在衰减器厂商中能把衰减片做好可是一门绝活，据称一般不外传。
衰减片先不表IC衰减器，同轴衰减器从应用类型来分，可以分为固定衰减器、手动可调衰减器、可编程衰减器等。
在这里要多叨叨一句，如果是可编程衰减器，分为“make before break n （先合后断）和a break before make” （先断后合）两种。
如果想衰减值之间无中断地切换的话，应该选择“make before break”类型，否则可能会出现开关切换时的开路状态哈！衰减器的主要射频指标1）频率范围：这个不用说，大家都明口，还是和其它器件一样，越高频越难做。
一般6G以下除了比较高的功率外，我们倾向于认为国产品牌己经做的不错了。
2）承载功率：这个很讲究。
衰减器基础知识大家看指标书的时候请务必看一下，标出的一般都是25°C下连续波功率。
所以大家在遇到脉冲功率的时候，请务必换算一下脉冲占空比哦。
这里请大家注意哦，如果是同轴衰减器的话，因为是无源功率器件，需要考虑一个温度系数，单位为dB/°C,表征随着温度变化标称衰减值的变化量：一般随着温度的升高，承载功率是线性下降的。
所以如果衰减器的应用环境是室外的高温环境的话，请一定记得提高承载功率，否则衰减器烧毁估计就是妥妥的To3)衰减值既然作为衰减器，衰减值当然是重要的了。
一般我们常见到的是3,6, 10, 20, 30,40, 50dB。
所以如果亲想要一个2. 5dB的精密衰减器,这八成就得订做了。
4)VSWR作为一个无源器件，衰减器的VSWR重要性可是刚刚的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
响,也就是说,与两端电路都是匹配的。设计衰减器时要考虑这一因素。
第4章 功率衰减器
4.1.2 衰减器的基本构成 构成射频/微波功率衰减器的基本材料是电阻性材料。通 常的电阻是衰减器的一种基本形式 ,由此形成的电阻衰减网络 就是集总参数衰减器。通过一定的工艺把电阻材料放置到不同 波段的射频/微波电路结构中就形成了相应频率的衰减器。 如果是大功率衰减器,体积肯定要加大,关键就是散热设计。 随着现代电子技术的发展, 在许多场合要用到快速调整衰
A 10
（4-9）
第4章 功率衰减器
4.2.3 集总参数衰减器设计实例
设计一个5dB T型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰减器。 步骤一: 同阻式集总参数衰减器A=-5dB,计算元件参
数:
10
A 10
2 Rp Z0 82.24 1 Rs1 Rs 2 Z 0 a 1
第4章 功率衰减器
(a )
(b )
( c)
图4-13 波导、 同轴和微带匹配负载结构
第4章 功率衰减器
高功率微波矩形波导衰减器* 衰减原理：将微波功率通过衰减材料的吸收而转化为热量,因 此衰减材料的选择决定功率衰减量的大小。衰减液的选择主 要应该考虑以下几个因素: 1)衰减液介电特性能满足大衰减量要求; 2)波段内稳定的频响特性,以满足宽频带定量衰减; 3)具备良好的热传导性能,能迅速将微波衰减所产生的热量及 时从波导中传导出去。 4)对金属的腐蚀性小。 选择1%浓度硫酸钠溶液作为波导衰减器的衰减液。
损耗
工作频带是指在给定频率范围内使用衰减器,衰减量才能达到指标值。 由于射频/微波结构与频率有关 ,不同频段的元器件 ,结构不同,也不能
通用。现代同轴结构的衰减器使用的工作频带相当宽 ,设计或使用中要
加以注意。 衰减器是一种能量消耗元件,功率消耗后变成热量。可以想象,材料结构 确定后,衰减器的功率容量就确定了。如果让衰减器承受的功率超过这 个极限值,衰减器就会被烧毁。设计和使用时,必须明确功率容量。 回波损耗就是衰减器的驻波比,要求衰减器两端的输入输出驻波比应尽 可能小。我们希望的衰减器是一个功率消耗元件 ,不能对两端电路有影
有损耗性薄膜或介质表面有 —定电阻,所以沿其表面的
电磁波电场切向分量 ,将在其上引起传导电流 , 形成焦 耳热损耗并以热能的形式散发掉。 只要控制衰减器衰减量,信号经过衰减器后就被减弱到 所需电平。 分为固定式和可变式。
第4章 功率衰减器
吸收片的位置和面积固定不变
通过传动机构来改变衰减片的位置或面积, 实现衰减量的改变 吸收片沿横向移动的衰减器,在吸收片移到 电场最大处,吸收的能量最多,衰减量最大,在 贴近窄壁时衰减量小 片的位移可由外附的机械微测装置读出, 它 与衰减量的关系需应用实验方法借助于精密 的衰减标准作出定标校正曲线。 衰减量与旋入波导内的面积成正比。 起始衰减为零分贝,此时不影响波导内波的 传输。 在刀片旋入时,由于不附加任何支撑物于波 导内,因此,输入驻波比很接近于1。 设计合适的刀片形状可以实现衰减量与机械 转角或深度读数之间接近线性关系。 少量电磁能量从波导中漏出。
第4章 功率衰减器
a11 a12 a21 a22 s11 a11 a12 a21 a22
衰减量为 20lg|s21|(dB), A 端口匹配 10 a11 a12 a21 a22 10 10lg|s11|=-∞ s22 a11 a12 a21 a22 2 R p Z 0 1 2 s21 a11 a12 a21 a22 1 Rs1 Rs 2 Z 0 2(a11a22 a12 a21 ) 1 s12 a11 a12 a21 a22
第4章 功率衰减器
刀型衰减器*
*沈长圣等. 高功率矩形波导可调衰减器的仿真设计与实验. 东南大学学报. 2008,38(4)
第4章 功率衰减器
不同形状聚四氟乙烯外壳的衰减器对电压驻波比的影响
第4章 功率衰减器
衰减量与插入深度的仿真曲线
电压驻波比与插入深度的仿真曲线
第4章 功率衰减器
高功率微波衰减器装置
aR
a P
S1
1 Rs1 0 1
0 1
a衰减器
1 1 / R p
0 1 Rs1 1 Rs1 1 1 / R 1 0 1 0 1 p 1 Rs1 / R p 2 Rs1 Rs21 / R p 1 Rs1 / R p 1/ Rp s11 s12 a11 a12 s s 21 22 a21 a22
(2)去耦元件: 作为振荡器与负载之间的去耦合元件。 (3)相对标准: 作为比较功率电平的相对标准。 (4)用于雷达抗干扰中的跳变衰减器 : 是一种衰减量能 突变的可变衰减器,平时不引入衰减,遇到外界干扰时,突然 加大衰减。
(5)有效抑制天线副瓣：在自适应阵列天线中，每路信 号的幅度和相位通过放置在功率放大器前的衰减器和移相器 独立调节和控制，从而天线波束能够实现电扫描的功能。
1 E入 吸收片1 E入 E|cos E出 E|cos 2 Ⅲ Ⅱ 输出段
Ⅰ 输入段
旋转段
吸收片2 旋转段 吸收片3 输出段
第4章 功率衰减器
4.3.3 微带型衰减器 在微带线的表面镀膜一层电阻材料即可实现衰减 , 也可用涂覆方法实现衰减。近代常用吸波橡胶材料,将 其裁剪至合适尺寸,用胶粘到电路上。在微波有源电路 的调整中,会用到吸波材料消除高次模、 谐杂波影响, 控制组件泄露等。 4.3.4 匹配负载 匹配负载是个单口网络,实现匹配的原理与衰减的 原理相同。通常 , 衰减器是部分吸收能量 , 匹配负载是 全吸收负载,而且频带足够宽。图4-13是波导、同轴和 微带三种匹配负载结构的示意图。
第4章 功率衰减器
2. П型同阻式（Z1=Z2=Z0，取Rp1=Rp2）
A 10 10 1 Rs Z 0 2 1 R p1 R p 2 Z 0 1
第4章 功率衰减器
4.2.2 异阻式集总参数衰减器 设计异阻式集总参数衰减器时 ,级联后要考虑阻抗 变换。下面分别给出两种衰减器的计算公式。 1. T型异阻式
Rs1 Z1 Rp Rs2 Z2 Z1 Rp 1 Rs Rp 2 Z2
(a )
(b )
图 4-2 功率衰减器 (a) T型功率衰减器； (b) Π型功率衰减器
第4章 功率衰减器
4.2.1 同阻式集总参数衰减器
同阻式衰减器两端的阻抗相同,即Z1＝Z2,不需要考虑
阻抗变换。 直接应用网络级联的办法求出衰减量与各电阻值的
减器。这种衰减器通常有两种实现方式 ,一是半导体小功率快
调衰减器,如PIN管或FET单片集成衰减器； 二是开关控制的电 阻衰减网络,开关可以是电子开关, 也可以是射频继电器。下
面介绍各种衰减器的原理和设计方法。
第4章 功率衰减器
4.1.3 衰减器的主要用途 衰减器有以下基本用途：
(1)控制功率电平 : 在微波超外差接收机中对本振输出 功率进行控制,获得最佳噪声系数和变频损耗,达到最佳接收 效果。在微波接收机中,实现自动增益控制,改善动态范围。
第4章 功率衰减器
在大衰减比小的加工优势：
第4章 功率衰减器
4.3 分布参数衰减器
4.3.1 同轴型衰减器 1. 吸收式衰减器：内外导体间电阻性介质填充、内导
体串联电阻和带状线衰减器转换为同轴形式。衰减量的大
小与电阻材料的性质和体积有关。
(a )
(b )
( c)
图 4-9 三种同轴结构吸收式衰减器 （a） 填充; （b） 串联; （c） 带状线
10 2 Z1 Z 2 Rp 1 a 1 Rs1 Z1 Rp 1 a 1 Rs 2 Z 2 Rp 1
A 10
（4-8）
第4章 功率衰减器
2. П型异阻式
10 1 Z1 Z 2 Rp 2 1 1 a 1 1 R p1 Z 1 R s 1 1 1 a 1 1 Rp2 Z 1 R s 2
赵紫正等.高功率微波矩形波导衰减器的设计与实验. 电子测量与仪器学报. 2010,24(9)
第4章 功率衰减器
衰减器CST计算模型
衰减量计算结果
第4章 功率衰减器
8为波导衰 减器 9为温度传 感器 10为直流 水泵 11为流量 传感器 12为螺旋 板式换热 器 13为水箱 14为控制 电路 15为硅胶 管
第4章 功率衰减器
2. 截止式衰减器：用截止波导制成，它是根据当工作 波长远大于截止波长λc时,电磁波的幅度在波导中按指数规 律衰减的特性来实现衰减的。
圆 形 截 止 波 导
l 输 入 同 轴 线 输 出 同 轴 线
圆 形 截 止 波 导
图 4-10截止式衰减器
第4章 功率衰减器
4.3.2 波导型衰减器 1. 吸收式衰减器 在波导中平行于电场方向放置具有一定衰减量的吸收 片组成的。
第4章 功率衰减器
衰减量与插入深度的实验曲线
电压驻波比与插入深度的实验曲线
第4章 功率衰减器
2. 极化吸收式衰减器： 是一种精密衰减器,由三 段波导组成。两端是固 定的过渡段,中间是可以 转动的圆柱波导。 在每段波导中部沿轴向 放置厚度极薄的能完全 吸收与其平行的切向电 场的吸收片。 圆柱波导旋转的角度θ 可以用精密传动系统测 量并显示出来,角度的变 化也就是极化面的变化。
若 P1 、 P2 以分贝毫瓦（ dBm ）表
示,则两端功率间的关系为
1 P1 功率衰减器 A(dB ) 2 P2
P2(dBm)=P1(dBm)-A (dB) 即