Pi型衰减器设计

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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。

0-3000mhzπ型衰减器衰减器工作原理

0-3000mhzπ型衰减器工作原理一、π型衰减器的概念及分类1. π型衰减器是一种被广泛应用于无线通信领域的被动器件，主要用于信号衰减和阻抗匹配。

2. 根据工作频率的不同，π型衰减器可分为0-3000mhz范围内的π型衰减器。

二、π型衰减器的结构1. 一个π型衰减器通常由两个阻抗相同的衰减元件组成。

2 阻抗匹配网络，用于调节π型衰减器的输入输出阻抗。

三、 0-3000mhzπ型衰减器的工作原理1. 当输入高频信号通过π型衰减器时，信号会被两个衰减元件分别衰减一部分。

2. 衰减元件的阻抗匹配网络将调节信号的阻抗，以确保输入和输出端口的阻抗匹配，降低信号反射和损耗。

3. 通过调整衰减元件和阻抗匹配网络的参数，可以实现对输入信号的精确衰减，使其输出信号的幅度符合需要的要求。

四、 0-3000mhzπ型衰减器的特性和应用1. π型衰减器具有良好的频率特性，在0-3000mhz范围内能够稳定地衰减高频信号。

2. 由于π型衰减器的结构简单、性能稳定，因此被广泛应用于无线通信设备、测试仪器等领域。

五、结语π型衰减器作为一种重要的被动器件，在无线通信领域发挥着重要作用。

通过研究和了解0-3000mhz范围内的π型衰减器的工作原理，可以更好地应用和调试π型衰减器，提高无线通信设备的性能和稳定性。

希望本文对π型衰减器的工作原理有所帮助。

六、不同频率下的π型衰减器工作特点在0-3000mhz范围内的π型衰减器是一种较为常见的衰减器，但实际应用中会遇到更广泛的频率范围。

了解不同频率下π型衰减器的工作特点具有重要意义。

1. 频率越高，信号衰减越大随着频率的增加，π型衰减器对信号的衰减也会相应增加。

这是因为在高频率下，信号的能量更加集中，相对应地，衰减元件中的损耗也会更大。

在选择π型衰减器时，需要根据具体的频率要求来确定衰减器的参数，以确保衰减效果的准确性和稳定性。

2. 频率对π型衰减器的阻抗匹配影响在不同频率下，π型衰减器对阻抗匹配的要求也会有所不同。

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。

pi型衰减器和增益温度补偿

pi 型衰减器和增益温度补偿在单板的开发过程中，高低温测试和问题解决是一个比较让人头疼的事情，因为在高低温状况下，好多参数都会有所变化，其中最常见的一个就是高低温增益变化：通常增益随温度增加而下降，变化的幅度主要由各级放大器自身的温度特性决定。

为了弥补这种变化，需要对增益进行补偿，一般最简单的办法是使用负温度系数的温度衰减器，体积小，布局方便，但是成本稍高（40-60RMB 左右）；另外也可以用增益可变放大器VGA ，由整机软件控制，也会带来成本和复杂程度的增加。

同时为了解决常温增益调整需要换电阻的麻烦，自己设计增益补偿电路，下面为自己的一个仿真。

引起的增益改变，需要控制电压输出模块的输出电压目的设置参考电压Vr ，随温度变化而变化，通常用若干二极管来实现，因为PN 结电压随温度升高按照2mV/degree 下降。

为什么要将二极管象图中方式放置呢，还得从运放电路的计算公式说起。

在R1//R2《 R3（通常为100倍关系），图中运放电路公式为Vs R3R6R2R1R2)Vr V )(R3R61(R4R5R5vc +--++=+从公式中可以得出以下结论：1）运放电路可以调整电压Vc 随Vr 变化的斜率，也就能调整增益随温度变化的斜率； 2）运放电路可以调整常温下输出电压，即常温衰减量；3） Vr 随温度升高而降低，Vc 随温度升高而升高，衰减量降低，能够起到增益补偿作用；下面分别阐述： 1． PIN 衰减器当将PIN 应用到适当的频率，通常为PIN 截止频率的10倍，因为在截止频率以下PIN 就是普通的PN 结，当接近PIN 截止频率时，它的失真分量比较大，不宜采用；而当频率超过其截止频率较多时，PIN 可以看成电流控制的电阻，失真较小，正是利用此特性PIN被用来设计开关和衰减器，其中衰减器有反射式和通过式之分，反射式的衰减器，大致构架如下：利用3dB联PIN管和串联此R8要大，R7、面是用skyworks 1307进行的通过式衰减器仿真，具体器件和结果如下：不同电压vc情况下，2.14GHz的衰减量：d B (S (2,1))-10-8-6-12freq, GHzd B (S (2,1))d B (S (2,1))2．运放电路后面加了一个射随器，为的是提高其驱动能力，即当输出电路变大时，输出电压不变，射随器具有输入阻抗大，而输出阻抗低的特点，能够起到缓冲隔离和提高驱动能力的作用。

基于CMOS工艺的数字步进衰减器的设计

基于CMOS工艺的数字步进衰减器的设计摘至2007-01-19 Peregrine半导体公司作者：Ray Baker Email:**************** Peregrine半导体公司采用CMOS技术的数字步进衰减器能提供较高的抗ESD能力、高线性度、低插入损耗、串联及并联逻辑接口以及专有的超低噪音负电压发生器。

本文基于Peregrine(派更)半导体公司的单片数字步进衰减器(DSA，Digital Step Attenuator)产品系列，阐述了DSA通用设计方法、RF CMOS工艺以及这些器件的性能。

DSA通过一个友好的处理器接口控制RF信号强度，被广泛应用于多种RF产品，比如宽动态范围接收器、功率放大器的失真信号消除环路，以及各种有线电视分配系统。

DSA通常具有“线性增益”的特性，是ADC与外界之间的普通接口。

与模拟的解决方案相比，它们能提供更高的精确度、更好的温度稳定性以及更小的失真，此外还具有尺寸小、功耗低、易于实现等特点，是一种富有成本效益的解决方案。

图2：带单刀串联开关的π型衰减器本文的讨论虽然集中于Peregrine半导体公司的PE4302(50Ω)与PE4304(70Ω)这两种6位DSA器件上，但实际上这种DSA通用设计方法适用于所有类似产品。

单片衰减器的设计图1是一个典型的步进衰减器，衰减器的每个管脚位于两个单刀双掷(SPDT)开关之间。

机械式继电器或开关能提供几乎无损耗的接触，经过仔细设计，这种结构能提供很低的插入损耗和优良的隔离度。

要使一个集成的解决方案提供与此相当的性能，需要一个具有相同特性、导通电阻小以及关断电容在pF以下的固态开关。

工作在线性区域的FET开关基本上可以满足这个要求。

FET的导通电阻RON虽然为有限值，但是可以在较大的器件中接近0Ω。

但是大器件的成本高，如果有办法将串联开关的数量减少一半，例如将每个单元的SPDT换成单刀单掷开关(S PST)，则在性能和成本上都可以得到改善。

PIN二极管衰减器的结构

针对有线电视和通讯应用的PIN二极管衰减器的结构可调衰减器在各种通讯应用中是有用的器件，例如，衰减器可用来控制收发器的信号水平，特别是在许多现代通讯系统中，高线性度是一个关键的要求，使用一只安华高科的低成本SOT-25表面贴装二极管四元组，就可以构造一个简单的电压控制衰减器，这个简单的衰减器在0.3~3000MHz的宽频段仍然具有出色的线性特性。

这种衰减器不仅非常适合于有线电视(CATV)网络和CA TV机顶盒，在甚高频无线及蜂窝通讯设备及低频微波通讯、特别在空间有限而不能使用分布式元件的应用中也非常有用。

安华高科的HSMP-3816二极管四元组采用5脚无引线SOT-25表面贴装型封装。

π结四元组P IN二极管由从同一晶片挑选的、电气特性密切匹配的毗连元件组成。

在封装的四元组中，脚1和脚3用于RF输入/输出，脚2用来为二极管提供偏压，脚4、5用来提供分路偏压。

除了尺寸方面的优势外，与四个分离元件组成的四元组相比，将四个性能完全匹配的PIN二极管捆绑到SOT-25封装中有助于保证衰减器的输入输出臂之间具有更好的对称性。

用两个并联电阻和一个串联电阻就可以构造一个基本的pi配置固定电压衰减器，通过配置即可以得到A=20log (K)的衰减，同时提供能够匹配具体应用电路特性阻抗的输入/输出阻抗。

在工作频率高于衰减器截止频率的情况下，一个PIN二极管可以做为电流控制可变电阻使用。

不过，只有在工作频率完全高于二极管的截止频率fc=1/2πτ的条件下这个电流控制变阻模型才比较精确，这里τ为器件中少数载流子的生命周期。

在工作频率10倍于fc时，一个PIN二极管就可以精确地用一个具有恒定微值结电容的电流控制并联电阻来模拟。

工作频率低于0.1fc时，PIN二极管就表现为一个普通的PN结二极管。

工作频率在0.1fc到10fc之间时，PIN二极管的特性就变得非常复杂，一般表现为一个与一个高频电流电感或电容并联的、随频率变化而变化的电阻。

pi型衰减器计算公式

pi型衰减器计算公式
Pi型衰减器是一种电路元件，用于在电路中提供阻抗匹配和信号衰减。

Pi型衰减器的电路图包括两个电容和一个电感，形状类似希腊字母π。

它通常用于调节信号的幅度，使信号能够适应电路的输入或输出阻抗。

Pi型衰减器的电压传输函数（Voltage Transfer Function）可以通过以下公式表示：
\[H(f)=\frac{V_{\text{out}}}{V_{\text{in}}}=\frac{Z_2}{Z_1+Z_2}\]
其中：
-\(H(f)\)是频率为\(f\)时的传输函数。

-\(V_{\text{in}}\)是输入电压。

-\(V_{\text{out}}\)是输出电压。

-\(Z_1\)和\(Z_2\)分别是电路中两个电容\(C_1\)和\(C_2\)对应的阻抗，它们的阻抗可以用\(Z=\frac{1}{j2\pi fC}\)来表示，其中\(j\)是虚数单位，\(\pi\)是圆周率，\(f\)是频率，\(C\)是电容值。

请注意，具体的衰减器设计可能还涉及到电感（\(L\)）等其他元件，具体的计算公式会因电路的具体设计而有所不同。

如果有特定的电路图或参数，建议查阅相关的电路设计文档。

π形T形衰减器设计原理

R11 1 A ARinR3
1A R21ARouR3t
R3 2
ARinRout 1 A
Π型结构关系式
经过Y-△变换，π 型结构的阻值也可以得到
12
A

R3 1A RinRout
11(1A)1 R1 Ri1nA R3
1 1 1A 1 ( )
R2 Ro1uA t R3
衰减器设计
Date : 2010/12/27 Prepared by cao chen/ EE
衰减器简介
中文名称：衰减器英文名称：PAD 定义：减少信号电平的阻抗电路作用范围：衰减器广泛使用于需要
功率电平调整的各种场合
衰减器的功能
衰减器的功能主要有： 1、控制功率电平 2、作为去耦元件 3、作为比较功率电平的相对标准 4、实现阻抗的转换
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
阻值计算
2、输入阻抗、输出阻抗均为75欧姆
Π-型衰减器
R1
1.57
R2
43.34
R3
81.97
R1
86.52
R2
2386.20
R3
45.75
6.58 44.05 68.34 85.14 569.71 54.87
10.89 45.31 57.94 82.76 344.26 64.72
14.69 46.89 49.71 79.98 255.31 75.43

T型 π型衰减器表

R2 37 Ω R1 150 Ω R3 150 Ω
15
TECHNICAL NOTES AND ARTICLES
Example 1. S-Parameters for a 6dB Pi-Pad Attenuator. Derive the four s-parameters from the 6dB Pi-Pad attenuator shown.
S 12 = S 21 = – 6 dB
(iv) S22: From Symmetry arguments:
S 22 = S 11 = – 53 dB (matched in a 50 Ω system).
Generally speaking the same arguments and techniques apply to a “T” configured network. The general representation of each network is shown in Figure 2.
S 11 = 20 × LOG ( Γ ) = – 53 dB (matched in a 50 Ω system) in
(ii) S21:
ZS=Z0 VS ZIN R1 150 Ω V1 VL
R2 37 Ω
R3 150 Ω
ZL=Z0
V L S 21 = 2 × -----V S
where:
15
TECHNICAL NOTES AND ARTICLES
15-35
AN0015
Solution: Notice the "PI" attenuator shown above is a symmetrical circuit, and therefore the knowledge learned from one port may be applied to the other port. (i) S11:

自制衰减器

隔愈大, 精度低些, 这是因为高频分量只影响应位置的量化步长, 其幅值下降, 高频系数的
图象的细节, 对整块图象来讲, 没有低频分量零值数量增加。
(定稿日期 1998 02 26)
22
电视技术 1998 年第 8 期
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
口设备中使用的衰减器, 都在几十元左右。实际上, 自
制的衰减器完全能满足目前有线电视工程中的需要,
这样既经济又方便。下面仅提供常用的阻抗为 758 不平衡对称 Π型和 T 型衰减器的电路结构及计算公式 (见图 1)。
(a) (b) 图 2 衰减器设计例
同上例, 设计一个 T 型衰减器 (图 2b)
87
80
62
18 22 37 56 68 109 103 77
24 35 55 64 81 104 113 92
49 64 78 87 103 121 120 101
72 92 95 98 112 100 103 99
化误差也小, 精度要高些。频率愈高, 量化间 DCT 变换系数 F (u, v ) 除以量化表中对
表 1 部分衰减器计算值
衰减值
Π型
T型
上式中 K 为电压比, 它与衰减量的关系为
(dB ) R 1 (8 )
R 2 (8 )
R ′1 (8 )
R ′2 (8 )
K=
lg-
1 衰减量 20
(dB )
举例如下:
设计一个阻抗为 75 8、衰减量为 8 dB 的 Π型衰减
器 (见图 2a)。

宽带电压可变衰减器模块(PIN二极管高频衰减)

14mm2紧凑型+50dBm高IIP3的3级宽带电压可变衰减器模块本文作者：安华高科技(Avago Technologies) Chin-Leong Lim介绍虽然在实现固定阻抗电压可变衰减器(VVA, Voltage Variable Attenuato r)时至少有数种方法，但只有PI(π)和T拓朴结构可以真正得到10到500MHz范围内的有效实际应用[注1]，除此之外，由于不受限于会受到频率影响的元器件，如传输线、正交混和电路或循环器，PI和T配置基本特性为宽带形式，因而它们的实际实施可以连续涵盖数MHz到GHz范围，特别的是，PI型VVA由于低成本、紧凑性和广带宽，因此非常受到卫星电视(SATV, Satellite Television)和有线电视(CATV, Cab le telev ision)系统的欢迎。

相似于其他无线器件，PIN二极管PI衰减器模块也受到了强大的微型化压力，促使新一代的实施必须小于前一代。

图1画出了数个世代此类型VVA的占用空间，以及每年大约以20mm2缩小的趋势线估计，在可能是第一个对于这类衰减器微型化的尝试，是把3个PIN 二极管集成到DI N 50B4囊状封装而创建的Intermetall TD A 1053[注2及3]，不过，60年代的3个二极管拓朴[注4]并未被包含在图1中，原因是它大多已经被1991年由Waugh所提出的4个二极管版本[注5]取代。

Waugh的设计由于可以消除3个二极管拓朴固有的非对称偏置问题，因此迅速成为产业事实上的标准，因为采用了完全表面贴装结构，它同时也代表了VVA微型化进程中的一个里程碑。

此后的微型化企图有使用2个SOT-323封装实现二极管[注6]，集成二极管和其他无源器件到单一芯片[注7]，或将所有4个二极管集成到单一SOT-89封装[注8]等作法，单石化的尺寸缩减基本上无法达成，原因是必须使用nF级电容器来使衰减器能够达成CATV上行路径的5MHz较低频率限制。

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。

Pi型衰减器设计

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0.5dB。

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。

如果设计者不需要很大的带宽的话，可以通过在R1和R2及RF线之间加装一些扼流圈来改善插损特性，这些电感可以降低网络射频部份的电阻。