同轴衰减器的原理与作用

同轴衰减器的原理与作用
2011-04-29 10:57
概述：同轴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。

除了常用的电阻性固定衰减器外，还有电控快速调整衰减器。

衰减器广泛使用于需要功率电平调整的各种场合。

一.同轴衰减器的技术指标
同轴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。

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，衰减器才能达到指标值。

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
无论形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两端口网络来描述衰减器。

信号输入端的功率为P1，而输出端得功率为P2，衰减器的功率衰减量为A(Db)。

若P1 、P2 以分贝毫瓦(dBm)表示，则两端功率间的关系为
P2(dBm)＝P1(dBm)－A(dB)
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。

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．回拨损耗
回拨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。

二.同轴衰减器的基本构成
构成同轴衰减器的基本材料是电阻性材料。

通常的电阻是同轴衰减器的一种基本形式，由此形成的电阻衰减器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。

三. 同轴衰减器的主要用途
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。

从微波网络观点看，衰减器是一个二端口有耗微波网络。

它属于通过型微波元件。

三.衰减器的相关参数
衰减器是微波射频系统中非常要要的一种元器件。

关于衰减器，有一些参数是关键性的，基础的。

这些参数非常重要，它可能影响整个系统的效率，甚至是整体的成败。

1.衰减：
用于描述传输过程中从一端到另一端的信号减少的量值。

可用倍数或同轴衰减器分贝数来表达。

2.VSWR：
等于特性阻抗与连接在传输线输出端的负载阻抗的比值。

3.最大平均功率：
在衰减器输出端接特性阻抗时，在指定的最高工作温度上可长期加到衰减器输入端的最大功率。

当工作温度降至20ºC，输入功率降到10mW时，衰减器的其它指标不应该发生变化。

4.插入损耗的功率系数：
当输入功率从10mW到额定功率时，插入损耗的变化值（dB）。

5.最大峰值功率：
在衰减器输出端接特性阻抗时，在指定的最高工作温度上，在指定的时间内，加到衰减器输入端的5ms脉冲宽度最大峰值功率。

当工作温度降至20ºC，输入功率降到10mW 时，衰减器的其它指标不应该发生变化。

6.温度系数：
在最大工作温度范围内插入损耗的最大变化，用dB/ºC表示。

7.冲击和振动：
衰减器必须承受三个方向的冲击和振动试验。

8.插入损耗的频率响应：
在20ºC时，整个频率范围内损耗值的变化量（dB）。

9.工作温度上限：
衰减器工作在最大输入功率时的最高温度(ºC)。

10. 标称插入损耗的偏差：
在20ºC，输入功率10mW时测得的插入损耗和标称值的偏差
11. 接头寿命：
正常连接/断开的次数；在规定的寿命内所有的电气和机械指标应该满足指标要求。

12. 互调失真：
互调失真由杂散信号组成，它是由于器件中的非线性因素而产生的。

尤其需要关注的是三阶互调失真，因为三阶互调产物最大而且不可被滤除。

三阶互调电平的测试方法是将二个等幅的纯净信号（f1和f2）注入到被测器件中，三阶互调将出现在输出频谱的2f1-f2和2f2-f1处。

三阶互调产物由相对于f1或f2的大小来定义，由-dBc来表示。