衰减器设计
一种PIN管电调衰减器的设计
一种PIN管电调衰减器的设计PIN管电调衰减器是射频微波领域中常用的被动器件，用于在射频信号链路中对信号功率进行精确的调节。
它由一对PIN型二极管组成，通过改变二极管的电压来控制信号的衰减。
本文将介绍一种基于PIN管的电调衰减器的设计方案，并详细阐述其工作原理和实现步骤。
一、PIN管的基本原理PIN管是一种带有P型、I型和N型三层结构的半导体器件，其工作原理类似于普通的二极管，但由于I型区的存在，PIN管具有更高的掺杂浓度和更快的响应速度。
在PIN管中，当I型区的导通电流增大时，阻抗就变低，导致信号的衰减量增加。
通过改变PIN管的工作点，可以精确地控制信号的衰减量。
二、PIN管电调衰减器的设计方案1.输入输出匹配电路：在PIN管电调衰减器的输入和输出端口分别设计匹配电路，以确保信号的传输效率。
常用匹配电路包括衬底反射器和匹配电路等。
2.控制电路：设计一个稳定可靠的电压控制电路，用于控制PIN管的工作点。
控制电路通常由一个比较器、一个运算放大器和一个可调电阻构成。
3.衰减器电路：在输入端与PIN管并联一个固定电阻，以确保在工作电压为零时也有一个基本的固定衰减量。
通过控制PIN管的工作电压，可以实现信号衰减的精确控制。
4.输出匹配网络：设计一个输出匹配网络，使信号在PIN管输出端口的阻抗与负载阻抗匹配，以最大程度地减小信号的反射损耗。
三、PIN管电调衰减器的工作原理1.当PIN管的工作电压为零时，PIN管处于最大衰减状态，信号在PIN管中几乎完全被吸收。
2.当PIN管的工作电压增大时，PIN管的导通电流增大，阻抗减小，导致信号的衰减量减小。
3.通过改变PIN管的工作电压，可以实现对信号衰减量的精确控制，从而满足不同场合对信号功率的需求。
四、实现步骤1.按照设计方案制作PIN管电调衰减器的PCB板，布置输入输出匹配电路、控制电路、衰减器电路和输出匹配网络。
2.完成电路的焊接和组装，接入电源供电，调节可调电阻的电阻值，使PIN管处于理想的工作状态。
电调衰减器设计指导
电调衰减器设计指导可以用三个二极管来代替电路中的固定电阻，构造一个可变衰减器，不过，这样会导致网络中的不对称，从而导致产生一个相当复杂的偏压网络。
用两个PIN二极管来代替其中的串联电阻可以获得几个性能方面的好处。
首先，由于串联二极管具有容性电抗而使网络与其它部分相隔离，用两个二极管代替一个电阻可以提高最大衰减值或在一定衰减值的条件下使频率上限翻倍。
其二，代替串联电阻的两个二极管是180度反接的，这样就抑制了偶数次信号畸变的产生。
其三，由此而得到的衰减器网络是对称的，从而可以大大简化偏压网络。
电源电压V+是一固定电压，Vc是控制网络衰减的可变电压，用两个二极管代替电阻的唯一缺点是可能会增加介入损耗。
四元二极管pi型衰减器需要一个恒定的电压V+和一个可变的控制电压Vc。
对于1.25V的V+，可变控制电压的范围为0V到大约5V。
电压V+的值代表了回程损耗与控制电压范围之间的一个折衷，更低的V+可以降低回程电压，但同时也会使控制电压的工作范围缩小。
本文中介绍的衰减器是在8mm厚的RF4型印刷电路()上实现的。
RF4具有良好的机械稳定性和耐久性，成本低，但其损耗大，难于控制，而且介质系数与工作频率密切相关。
另一方面，玻璃纤维增强型聚四氟乙烯(PTEE)PCB 材料具有良好的高频特性，但是相对昂贵一些，机械稳定性也比较差，不适合于某些表面贴装工艺。
选用针对高频工作要求进行了优化的PCB基底材料可以改善高频性能，各种测量参数对频率的依赖程度受到与HSMP-3816二极管四元组、PCB、其它元件及连接器相关的寄生效应的影响。
将PIN二极管用做衰减元件时，PIN二极管具有比等效的GaAs MESFETs更高的线性度，通过使用具有厚I层及低介质张弛频率(fdr)的多个PIN二极管就可以将信号畸变减小到最低程度。
在Avago公司PIN二极管产品线中HSMP-381x系列产品的I层最厚。
在低衰减状态，大部分RF能量仅仅是从输入端传输到输出端而已。
桥T型衰减器的设计与分析解读
姓名班级学号实验日期节次教师签字成绩桥 T 型衰减器的设计与分析1.实验目的（1）熟练进行实验室实验设备的使用，提高仪器使用能力。
（2）了解桥 T 型衰减器的工作原理及作用。
（3）学习用 orCAD 仿真寻找最佳参数。
（4）学会用电阻 Y- △等效变换分析电路。
（5）提高自主设计能力，综合运用所学知识解决实际问题。
2.总体设计方案或技术路线利用桥 T 型电路负载R L上的输出电压U总是小于输入电压U S的原理，调节负载电阻R L的阻值，从而得到衰减程度不同的输出电压，构成衰减器电路。
（ 1 ）利用电阻Y- △等效变换，从理论上计算电阻R1、 R2 、 R L满足什么关系时，有U 0.5Us 。
以理论计算确定的电阻及电源参数，利用orCAD 进行仿真实验，从仿真结果验证理论计算的正确性，并通过操作实验进行对比验证。
（2）利用电阻 Y- △等效变换，从理论上计算电阻R1、 R2、 R L满足什么关系时，有输出电阻 R O R L。
利用orCAD进行仿真实验，从仿真结果验证理论计算的正确性，并通过操作实验进行对比验证，计算出此时电压比U 的值。
U S（3）改变R L的值，测量并计算出不同阻值下U 的值，并绘制出U~ R L的变化曲线，U S U S 探究衰减程度与负载阻值的关系。
（4）衰减系数为衰减器的一项重要指标，其衰减公式为：20 lg U S，单位为 dB。
对于U（2），计算不同参数下衰减器的衰减比例。
对于（3）计算不同参数下衰减器的衰减比例，并绘制出 20 lg US ~ RL的曲线，探究衰减系数与负载阻值的关系。
U3.实验电路图经 Y- △变换：其中R33R14.仪器设备名称、型号（1） TFG2000 型函数信号发生器（2）可编程线性直流电源（3）电阻箱一台（4）电阻若干（5）数字万用表（6） Fluke 190-104 型示波表（7） Fluke i30s 电流钳表（8）交直流实验箱（9）导线若干5.理论分析或仿真分析结果1、根据 Y- △变换公式，理论证明得对于桥T 型衰减器，当3R1 R2 R L R2 3R1 R L 时， U 0.5Us 。
pi型衰减器计算公式
pi型衰减器计算公式引言在电子电路设计中，为了控制信号的幅度，常常需要使用衰减器来降低信号的强度。
其中一种常见的衰减器就是pi型衰减器。
本文将介绍pi型衰减器的计算公式及其应用。
一、什么是pi型衰减器pi型衰减器是一种常用的衰减器，其结构形状类似于希腊字母π，因此得名。
它由两个电阻和一个电容组成，通过调整电阻和电容的数值，可以实现对信号的衰减。
二、pi型衰减器的计算公式pi型衰减器的计算公式可以用以下表达式表示:衰减系数(dB) = 20 * log10(1 / √(1 + (2 * π * f * R * C)^2))其中，f为信号的频率，R为电阻的阻值，C为电容的电容值。
三、pi型衰减器的应用pi型衰减器在电子电路设计中有着广泛的应用。
下面将介绍几个典型的应用场景。
1. 降低信号幅度pi型衰减器可以通过调整电阻和电容的数值，实现对信号的衰减。
在某些应用中，我们需要降低信号的幅度，以适应后续电路的工作要求。
通过使用pi型衰减器，我们可以方便地调整信号的幅度，满足系统的需求。
2. 阻抗匹配在电子电路设计中，为了提高信号传输的效率，常常需要进行阻抗匹配。
pi型衰减器可以通过调整电阻和电容的数值，实现对阻抗的调节。
通过合理选择电阻和电容的数值，可以使输入和输出的阻抗匹配，从而提高信号传输的效率。
3. 降低噪声在某些应用中，我们需要降低信号中的噪声。
pi型衰减器可以通过调整电阻和电容的数值，实现对噪声的抑制。
通过选择合适的电阻和电容数值，可以将噪声降低到较低的水平，提高系统的信噪比。
四、pi型衰减器的设计方法pi型衰减器的设计方法如下：1. 确定所需的衰减系数。
需要确定所需的衰减系数。
根据系统的要求，选择合适的衰减系数。
2. 计算电阻和电容的数值。
根据所需的衰减系数，使用衰减器的计算公式，计算出电阻和电容的数值。
根据实际的电子元件阻值和电容值，选择最接近的数值。
3. 搭建电路并测试。
根据计算得到的电阻和电容数值，搭建pi型衰减器电路。
pin二极管压控衰减器的原理与设计
pin二极管压控衰减器的原理与设计pin二极管压控衰减器的原理与设计PIN二极管压控衰减器的原理与设计一、实验目的1.在了解衰减器的基本理论的基础上了解压控衰减器的控制原理；2.利用实验模组实际测量以了解压控衰减器的特性； 3 . 了解压控衰减器的设计方法。
二、实验原理在这里我们先简单介绍PIN二极管。
PIN二极管可应用于作为高频开关和电阻范围从小于 1 Q 到10k Q的可变电阻器（衰减器），射频工作信号可高达50GHz。
其结构像三明治一样，在高掺杂的批P+和N+层之间夹有一本征的（I层）或低掺杂半导体的中间附加层。
中间层的厚度在1到100um间，这取决于应用要求和频率范围。
在电压是正向时，这二极管表现为像是一个受所加电流控制的可变电阻器。
然而在电压反向时，低掺杂的内层产生空间电荷，其区域达到高掺杂的外层。
这种效应即使在小的反向电压下就会发生，直到高电压下基本上保持恒定，其结果使这二极管表现为类似于平行板电容器。
举例来说，具有内1层厚度为20um的硅基PIN二极管，表面积为200um，其扩散电容的量级为0.2pF一般形式的PIN二极管及经台面处理的实用器件列于图1,与常规的平面结构相比，台面行位的优点是杂散电容的大为减少。
其I-Vt特性的数学表述与电流的大小和方向有关。
为保持处理简易，我们将在很大程度上按照对PN结已列出过的论述来进行。
在正向情况并对轻掺杂型本征层，流过二极管的电流为：式（12-1）这里W是本征层宽度；rp是过剩的少数载流子寿命，它可有高到1us的量级；ND是轻掺杂N型半导体中间层中的掺杂浓度。
式中指数项中的因子2是考虑到存在有两个结。
对于纯本征层ND=ni , （1）式导致以下形式：式（12-2）（a）PIN二极管的简化结构（b）经台面处理技术加工成PIN二极管结构图12-1 PIN二极管结构由关系式Q=I rp,可计算出总电荷。
这样就可求出扩散电容：式（12-3）在反情况，这I层的空间电荷长度对电容起支配作用。
压控衰减器负压控制电路设计
压控衰减器负压控制电路设计压控衰减器（Voltage Controlled Attenuator，简称VCA）是一种可以通过电压来控制电路中信号衰减程度的器件。
它在射频和微波电路中被广泛应用于信号调节和控制的场景中。
本文将介绍压控衰减器负压控制电路的设计原理和应用。
一、设计原理压控衰减器负压控制电路的设计原理是基于电容二极管的反偏压效应。
电容二极管在正向偏压时，具有很小的电阻，而在反向偏压时，电容二极管的电阻会增大。
通过调节电容二极管的反偏电压，可以实现对信号的衰减控制。
二、电路设计压控衰减器负压控制电路的基本设计包括电压控制源、偏置电路和电容二极管。
其中，电压控制源用于产生可调的负压，偏置电路用于为电容二极管提供适当的偏置电压。
电容二极管则根据反偏压效应来实现对信号的衰减控制。
在电路设计中，需要考虑以下几个方面：1. 电压控制源：电压控制源需要能够产生可调的负压，并具有稳定性和高精度。
常见的电压控制源包括可调稳压器和运算放大器等。
2. 偏置电路：偏置电路需要为电容二极管提供适当的偏置电压，以确保其在正向偏压和反向偏压时的电阻稳定性。
常见的偏置电路包括电阻分压网络和运算放大器等。
3. 电容二极管：选用合适的电容二极管是实现压控衰减器负压控制电路的关键。
需要考虑电容二极管的容值范围、带宽和失真等参数。
三、应用场景压控衰减器负压控制电路在射频和微波领域有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 无线电通信系统中的功率控制：通过调节压控衰减器的负压，可以实现对无线信号的功率进行精确控制，以适应不同的通信距离和环境噪声。
2. 雷达系统中的动态范围控制：压控衰减器可以用于调节雷达系统中的动态范围，以确保在不同目标距离和回波强度下的信号接收和处理效果。
3. 实验室测试和仪器测量中的信号衰减：在实验室测试和仪器测量中，常常需要对信号进行精确的衰减控制，以满足不同测试需求和测量准确性要求。
四、总结压控衰减器负压控制电路是一种常用的信号调节和控制器件，在射频和微波电路中有广泛的应用。
数控衰减器设计报告
数控衰减器设计报告1. 设计要求设计一个数控衰减器，要求交实物和设计报告。
2. 原理图设计 1) 基本原理图1. 基本原理图上面的放大器电路的增益特性NN B D D R RK 2-=-= （1）为了提高输入阻抗，在信号输入端接入了一个跟随器。
2) 用protel 设计原理图采用Protel 的原理图设计系统（Schematic Document ）设计详细的原理图（.sch ）。
3. 印刷电路板设计（Printed Circuit Board ）用protel 的印刷电路板设计系统根据设计原理图（.sch ）上提供的网络关系自动布线，对结果稍作修改，生成PCB 图（.pcb ），即可用于制作电路板。
4. 电路板测试结果1) K-D N 曲线根据理论分析，K-D N 有下面的关系（下文中K 取绝对值），NND K 2（2）用上式（2）计算的结果和实际测试结果如表1所示。
表1. K 随D N 的变化根据表1的数据和公式（1）可以作出如图2所示的K-D N 曲线，图中的离散点是实验测量点。
简单计算可得，测量得到的K 和理论值的最大相对误差随着衰减倍数的增加而增加，在衰减倍数为0.0033时，误差最大，是15.5% 。
2) K-f 曲线测试得到表2所示的的数据（D N =128）。
表2.不同频率下的K(D N =128)根据表2的数据和理论值（D N =128时，理论值K=0.5）可以作出如图3所示的K-f 曲线，图中的离散点是实验测量点。
简单计算可得，测量得到的K 和理论值的最大相对误差随着被衰减信号频率的增加而增加，在信号频率为2000时，误差最大，是22‰ 。
KD NKf /Hz图 2. K-D N 曲线图 3. K-f 曲线3) 输入输出阻抗输入阻抗，用加压求流的方法测量，测量值是 K Ω。
输出阻抗，用串接电阻方法测量，测量值是 Ω。
06衰减器设计经验总结
06衰减器设计经验总结
1、衰减器主要实现形式有T型、π型、桥式、窄带可调、宽带可调等形式。
详细公式见附件《Attenuator.pdf》。
2、使用经验：
（1）π型衰减驻波优于T型衰减；
（2）采用电阻搭接的固定衰减器，20dB以内的衰减量容易实现且精度较高，30dB以上的衰减量难以实现；
（3）对于π型衰减器，功率主要消耗在第一级串联和并联电阻上，设计时需考虑电阻的耐受功率；
（4）对于20dB以上的衰减器，要注意做好输入输出端之间的隔离，否则输入端的信号会耦合到输出端，影响输出信号平坦度；
（5）可调衰减多以单片形式实现，在31.5 dB范围内其衰减精度可做到1dB。
3、附件中MATLAB文件为T型、π型衰减器计算程序。
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衰减器原理及其设计
衰减器原理及其设计
衰减器是一种用于控制信号强度的电子器件，它可以降低Байду номын сангаас号的功率或幅度。衰减器的设 计原理是通过引入阻抗不匹配或电阻网络来分散或吸收信号的能量，从而达到降低信号强度 的目的。
衰减器的设计需要考虑以下几个方面：
1. 阻抗匹配：为了实现有效的功率衰减，衰减器的输入和输出端口需要与系统的输入和输 出端口之间具有合适的阻抗匹配。这可以通过选择合适的电阻值来实现。
衰减器原理及其设计
2. 电阻网络：衰减器通常采用电阻网络来实现信号的衰减。最简单的衰减器设计是使用固 定阻值的电阻器，通过串联或并联连接来实现不同的衰减量。此外，还可以使用可变电阻器 或可调电阻器来实现可调节的衰减。
3. 平衡和稳定性：在衰减器的设计中，需要考虑信号的平衡和稳定性。平衡是指衰减器在 不同频率下的衰减量保持一致。稳定性是指衰减器在不同温度、湿度和工作条件下的性能保 持稳定。
4. 功率处理能力：衰减器需要能够处理系统中的信号功率，因此需要设计合适的电阻大小 和材料以确保衰减器能够承受系统中的最大功率。
衰减器原理及其设计
在实际应用中，衰减器的设计可以根据具体需求选择不同的衰减量和频率范围。常见的衰 减器类型包括固定衰减器、可调衰减器和可变衰减器等。衰减器广泛应用于通信系统、测量 仪器、音频设备等领域，用于控制信号的强度和平衡系统中的信号水平。
t型衰减器课设
t型衰减器课设
T型衰减器是一种被广泛应用于电子通信和射频电路中的无源电路元件。
它的作用是将输入信号的功率降低到所需的水平，同时保持输入信号的频率响应不变。
在电子系统中，T型衰减器常用于平衡信号的传输，抑制信号干扰和保护敏感设备。
T型衰减器的原理是通过将输入信号分流到两个并联的电阻中，使信号功率减半。
在传输线上，衰减器的两个电阻与传输线的特性阻抗相匹配，以确保最小的反射损耗。
一般来说，衰减器的衰减量由电阻比值决定，比如1:1的电阻比表示50%的衰减。
在设计T型衰减器时，首先需要确定所需的衰减量。
然后，根据输入和输出端口的特性阻抗，选择合适的电阻值。
常见的特性阻抗包括50欧姆和75欧姆。
接下来，根据电阻比值计算出两个并联电阻的阻值。
最后，将两个电阻连接到传输线上，位置可以根据需要而定，通常是将它们放在输入和输出端口之间。
除了基本的T型衰减器，还有一些变种，如对称T型衰减器和非对称T型衰减器。
对称T型衰减器具有相同的电阻比值和特性阻抗，可以实现对称的信号衰减。
非对称T型衰减器则具有不同的电阻比值和特性阻抗，可以实现不对称的信号衰减。
在实际应用中，T型衰减器常用于各种电子设备中，包括通信系统、天线系统、功率放大器和测量仪器等。
它可以用于调整信号的功率水平，匹配不同设备之间的特性阻抗，并提供信号保护和抑制干扰的功能。
总之，T型衰减器是一种常见且重要的无源电路元件，在电子通信和射频电路中有着广泛的应用。
通过合理设计和选择电阻参数，可以实现所需的信号衰减和保护，确保电子系统的正常运行。
固定衰减器设计
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。
例：设计一个可变桥T型衰减器。
各档衰减值分别为0.05、0.1、0.15N，特性阻抗RC=600欧。
解分别计算各档电阻值以上求得分档的各电阻值、有些电阻可以合用，因此算得桥臂和并臂电阻值分别为构成的可变桥T型衰减器电路示于图5.1-20。
分压式可变衰减器分压式可变衰减器电路结构如图5.1-21所示。
它应用于载波机简易式电平表中，当它工作在高阻抗负载时，衰减值（例如第二档的衰减值）与电阻值的关系式：它为一常数，与衰减换档的旋钮位置无关。
衰减器原理及其设计
衰减器原理及其设计衰减器是一种用于减小信号强度的电子器件，它在无线通信系统、雷达系统、微波系统等领域都有着广泛的应用。
衰减器的设计原理及其工作原理对于电子工程师来说是非常重要的，下面我们将对衰减器的原理及其设计进行详细的介绍。
首先，衰减器的原理是通过一定的电路结构来实现对信号强度的减小。
在设计衰减器时，需要考虑到信号的频率范围、衰减量、插入损耗、驻波比等参数，以确保衰减器能够在特定的工作条件下正常工作。
衰减器的设计需要结合电路理论、微波技术以及射频工程等知识，通过合理的电路布局和元器件选取来实现对信号强度的精确控制。
其次，衰减器的设计包括固定衰减器和可调衰减器两种类型。
固定衰减器的衰减量是固定的，一般通过串联电阻、电容、电感等元件来实现。
而可调衰减器可以根据需要调节衰减量，一般采用可变电阻、可变电容、PIN二极管等元件来实现。
在实际应用中，根据不同的需求可以选择合适的衰减器类型，以满足系统对信号强度精确控制的要求。
另外，衰减器的设计还需要考虑到对信号的影响。
由于衰减器在工作时会引入一定的插入损耗和反射损耗，因此需要通过合理的设计来减小这些损耗，以确保信号的传输质量。
此外，衰减器的设计还需要考虑到对信号的相位稳定性和频率响应等参数的影响，以保证衰减器在整个工作频率范围内都能够稳定可靠地工作。
最后，衰减器的设计需要结合实际应用需求进行优化。
在设计衰减器时，需要考虑到系统对信号强度的精确控制需求、对信号质量的要求以及对系统整体性能的影响等因素，以确保设计出的衰减器能够满足实际应用的需求。
总之，衰减器的设计原理及其设计是电子工程领域的重要内容，它涉及到电路理论、微波技术、射频工程等多个领域的知识。
通过对衰减器的原理及其设计进行深入的研究和学习，可以帮助电子工程师更好地理解和应用衰减器，从而为无线通信系统、雷达系统、微波系统等领域的设计和应用提供技术支持。
Pi型衰减器设计
P i型衰减器设计集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#低成本的表面贴PIN管的Pi型衰减器简介模拟衰减器在射频以及微波网络方面得到了很广泛的应用。
无论是采用砷化镓微波集成电路（GaAs MMICs）还是采用PIN管的网络，它们都是通过电压来控制射频信号的功率的。
在商业应用中，比如蜂窝电话网，个人通信网络，无线局域网以及便携式无线电等，衰减器的造价是设计中的一个重要因素。
本文描述了一种利用塑胶封装的表面贴片设计的低造价、宽频带的PIN管Pi型衰减器。
背景图1描绘了基本的Pi型衰减器以及它的设计方程。
调整分流电阻R1和串联电阻R3以满足衰减值A=20 log(K)，同时提供与系统特性阻抗匹配的输入输出阻抗。
当PIN管工作在高于其截止频率fc（见附录A）时，它可以用作为流控可变电阻。
故可用三个PIN管代替Pi型电路中的固定电阻来构造一个可变衰减器。
作为一个例子，图2给出了一个由三个PIN管构成的衰减器，这个电路在10MHZ到500MHZ的频率范围内有良好的性能。
然而，在Pi 型电路中用三个PIN管作为三个可变电阻导致了网络的不对称，这就使偏置电路相当复杂。
4个PIN管组成的Pi型衰减器如图3，如果用两个PIN管来代替电阻R3，会有很多好处。
首先，由于网络的最大隔离度是由串联的PIN管决定的，用两个PIN管取代一个管子将提高衰减的最大值，或是在一定的衰减量下使频率上限增加一倍。
第二，代替串联电阻的两个PIN管180度反相工作，使得偶数阶的非线性产物得以抵消。
第三，构成的衰减器网络是对称的，而且偏置电路非常简单。
V+是一固定电压，Vc是控制网络衰减量的可变电压。
采用两个串联PIN管代替一个管子的唯一负面影响就是导致插损的轻微增加，合计小于。
R1和R2分别作为串联PIN管D2和D3的偏流电阻，它们必须做得足够高以减小插损；然而，如果它们作得太高，就需要非常高的控制电压Vc。
高精度、低附加相移数控衰减器设计
Telecom Power Technology设计应用技术高精度、低附加相移数控衰减器设计张磊（海军装备部驻南京地区第三代表室，江苏0.13 μm 双极的互补金属氧化物半导体（Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor，位数控衰减器。
电路采用个衰减状态。
衰减器衰减步进为0.5 dB，最大衰减量为±3°，插入损耗小于8.2 dB，衰减器；高精度；低附加相移；相控阵系统A Digital Attenuator with High Accuracy and Low Phase VariationZHANG Lei(The Third Military Representative Office of the Naval Armament Department in Nanjing Area, Nanjingbits digital attenuator with high accuracy and low phase variation inSemiconductor (BiCOMS) technology. 2023年10月10日第40卷第19期5 Telecom Power TechnologyOct. 10, 2023, Vol.40 No.19张 磊：高精度、低附加相移数控衰减器设计联金属-氧化物-半导体（Metal Oxide Semiconductor ， MOS ）场效应晶体管导通，并联MOS 管断开。
在理想开关状态下，信号从输入端通过MOS 管导通电阻R on 1径直到达输出端，没有到地衰减路径，此时信号插损仅由导通电阻R on 1和电阻R 1引入。
但是，由于截止电容C off 2的存在，部分高频信号将通过电阻R 2和C off 2泄漏到地，参考态插损增大，同时衰减器的相对衰减量减小。
随着信号频率的升高，截止电容引入的衰减误差更大。
π形T形衰减器设计原理
29.92 29.92 26.81
Π-型衰减器
R1
R2
436.21 436.21
R3
11.61
220.97 220.97 23.85
150.48 150.48 37.35
116.14 116.14 52.84
96.25 96.25 71.15
83.54 83.54 93.25
精选可编辑ppt
12
阻值计算
11
阻值计算
12
根据上述公式，课列出以下表格
1、输入阻抗，输出阻抗均为50欧姆
衰减量 (dB) 2 4 6 8 10 12
T-型衰减器
R1
5.73
R2
5.73
R3
215.24
11.31 11.31 104.83
16.61 16.61 66.93
21.53 21.53 47.35
25.97 25.97 35.14
精选可编辑ppt
3
衰减器的设计
5
上页图中所示的T型及π型结构的电阻有特 定的关系，可以相互转换，这里以T型结构为例 设计衰减器。
一般而言，衰减器的应用是宽频的，也就 是：衰减器在设计及制作时并不考虑在特定频 带使用，因此，这里推到的阻抗值都仅有电阻 值而没有电抗值。
精选可编辑ppt
5
衰减器设计条件
v1v3i1r1v3i3r3i1i2i3v3v2r2i2rout衰减计算三条件所对应的式子列出如下rout10衰减计算经过一些数学运算可以得到三个电阻r1r2r3与rinrouta之间的关系11型结构关系式经过y变换型结构的阻值也可以得到rinrout12阻值计算根据上述公式可列出以下表格1输入阻抗输出阻抗均为50欧姆衰减量t型衰减器型衰减器dbr1r2r3r1r2r357357321524436214362111611131113110483220972209723851661166166931504815048373521532153473511614116145284102597259735149625962571151229922992268183548354932513阻值计算衰减量t型衰减器型衰减器dbr1r2r3r1r2r3860860322866543265432174216971697157243314633146357724922492100402257122571560332293229709617421174217927103896389652701443714437106731244884488402112532125321139872输入阻抗输出阻抗均为75欧姆14阻值计算衰减量t型衰减器型衰减器dbr1r2r3r1r2r315743348197865223862045756584405683485145697154871089453157948276344266472146946894971799825531754310180848634303771120743871412239052273284717515691114203输入阻抗为50欧姆输出阻抗为75欧姆衰减量小于5db时没有实质的解因此未列出
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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。
二、集总参数衰减器
Rs1 Z1 Rp Rs2 Z2 Z1 Rp 1 Rs Rp 2 Z2
(a)
(b)
(a)T型功率衰减器
同阻抗式： Z1=Z2=Z0 异阻抗式： Z1≠Z2
(b)Π 型功率衰减器
1 同阻式集总参数衰减器
1 Rs1 Rs1和Rs2的传输矩阵： 1 a 0 1
（5）按〖↓〗键使光标停在《校:直通》下, 按〖执行〗键，此时为直通状态, 即校最 大值, 仪器会直接转入测试, 此时画面应为方格坐标, 测试值为0dB。 （6）将待测衰减器串入两电缆之间, 即可进行测试。 （7） 按〖→〗或〖←〗可看各个频率下的测量数值，记下测试结果（见附表）。
衰减器的驻波和回损测量：
其他类型的衰减器
(a) (b) (c)
三种同轴结构吸收式衰减器 （a） 填充; （b） 串联; （c） 带状线
圆形截止波导
l 输入同轴线 输出同轴线
截止式衰减器
圆形截止波导
吸收式衰减器结构示意图 (a) 固定式； (b) 可变式
(a)
(b)
(c)
波导、 同轴和微带匹配负载结构
PIN 管 输入 输出
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。
转化为［S］矩阵为：
a11 a12 a21 a22 s11 a a a a 11 12 21 22 a11 a12 a21 a22 s22 a a a a 11 12 21 22 2 s 21 a11 a12 a21 a22 s 2(a11a12 a12 a21 ) 12 a11 a12 a21 a22
1 P1 功率衰减器 A(dB ) 2 P2
P2(m W) AdB 10 log P1(m W)
(3) 功率容量。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。 (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。
9. 按一下〖↓〗键或按〖复位〗键，光标当到《校：开路 》下，在电桥测试口 开路或接上开路器的情况下，按〖执行〗键，进行开路校正；此时显示器右 下角频率在变动, 直到出现《校: 短路》字样。
输出
输入A
输入B
电桥
10. 在电桥测试端口接上短路器，然后按〖执行〗键; 画面转成阻抗圆图, 光 标在R=0点闪动, 拔掉短路器光标在R=∞点闪动。 11. 接上待测失配负载, 即可用圆图看变化趋势；要想看驻波比频响，可按〖菜 单〗键，再选驻波即得直角坐标的驻波比频响曲线。
控制信号
微带单管电调衰减器
三、衰减器的测量
1. PNA网络分析仪介绍
仪器的面板与按键
指示灯
↓ →
亮度
显示器
←
菜单 输出 输入A 输入B
复位 执行
示例：测失配负载在800～1000MHz的驻波比，每隔 10MHz测一点，共测21点。
1. 开机时或复位后出现的就是主菜单，光标在底部《校：×× 》处闪 动， 2. 按一下〖↓〗键，光标到菜单顶部左边。若为频域则往下进行，否则 按〖→〗键，使出现《 频域 》。 3. 按一下〖↓〗键，光标到菜单顶部右边。若为《0.1MHz》则往下进 行，否则按〖→〗键，使出现《 0.1 》。 4. 按一下〖↓〗键，使光标到《BF》下，按〖→〗或〖←〗键，使出 现《BF：0800.0MHz》。 5. 按一下〖↓〗键，使光标到《⊿F》下，按〖→〗或〖←〗键，使出 现《⊿F：0010.0MHz》。 6. 按一下〖↓〗键，使光标到《EF》下，按〖→〗或〖←〗键，使出 现《EF：1000.0MHz》。屏幕自动出现《N=21》。 7. 按一下〖↓〗键，使光标到《M：××》下，若为《M：常规》则往 下进行，否则按〖→〗键，使出现《M：常规 》。 8. 按一下〖↓〗键，使光标到《测：A B 》下，若A下为《 回损 》， 则往下进行，否则按〖→〗或〖←〗键，使A下出现《 回损 》。
实验二 衰减器的设计
一、功率衰减器的原理
• 功率衰减器是一种能量损耗性射频/微波元件， 元件内部含有电阻性材料。衰减器广泛用于需要 功率电平调整的各种场合。
数控衰减器
固定衰减器
集成衰减器
1. 衰减器的技术指标
(1) 工作频带。衰减器的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。 (2) 衰减量。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。
（1） 如图按测回损连接。
（2）在电桥测试端口进行开路、 短路校正。 （3）在待测衰减器阴头（K头）接上阳负载 （J头），将待测衰减器阳头（J头）接到电 桥测试端口上，屏幕上显示的即待测衰减器 阳头的输入阻抗轨迹。
输出 输入A 输入B
电桥
（4）按〖菜单〗键，出现功能选择菜单后，再将光标移到《对数》下，再 按〖执行〗键；记下测试结果（见附表）。 （5）按菜单键，选驻波显示；记下测试结果（见附表）。
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 10
10
2 Rp Z0 82.24 1 Rs1 Rs 2 Z 0 a 1
1
14.01
（2）由上述计算结果画出电路图，利用ADS仿真衰减器特性。
a11 a a21
1 Rp的传输矩阵： a2 1 / R p
0 1
0 1 Rs1 a12 1 Rs1 1 0 1 1 / R 1 0 1 a22 p 1 Rs1 / R p 2 Rs1 R / R p 1/ R 1 Rs1 / R p
练习：设计10dBП型异阻式（Z1=50 Ω,Z2=75Ω）固定衰减器。
A 10 10 R 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
衰减量： A=20lg|s21|(dB) 端口匹配： 20lg|s11|=-∞。
A 1010 2 R p Z 0 1 1 Rs1 Rs 2 Z 0 1
2. П型同阻式
A 1010 1 Rs Z 0 2 1 R p1 R p 2 Z 0 1