功率衰减器教学ppt课件

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1、第4章功率衰减器4.1功率衰减器的原理4.2集总参数衰减器4.3分布参数衰减器4.4PIN二极管电调衰减器4.5步进式衰减器4.1功率衰减器的原理4.1.1衰减器的技术指标工作频带、衰减量、功率容量、回波损耗等(1)工作频带。现代同轴结构的衰减器使用的工作频带相当宽。(2)衰减量。图衰减器的功率衰减量设为A（dB）。若P1、P2以分贝毫瓦（dBm）表示,则(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。为免烧坏，设计和使用时,必须明确功率容量。(4)回波损耗。反映衰减器的驻波比。衰减器应与两端电路都是匹配的

2、。衰减量动态范围在控制参量的变化范围内，衰减量的变化范围，针对可变衰减器衰减量频带特性要求在宽的频率范围内，在控制参量一定时，衰减量变动很小其他指标：4.1.2衰减器的基本构成基本材料是电阻性材料。电阻衰减网络是衰减器的一种基本形式,也是集总参数衰减器。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,体积要加大,关键是散热设计。可快速调整的衰减器：1、半导体小功率快调衰减器,如PIN管或FET单片集成衰减器；2、开关控制的电阻衰减网络,开关可以是电子开关,也可以

3、是射频继电器。4.1.3衰减器的主要用途(1)控制功率电平(2)去耦元件(3)相对标准(4)用于雷达抗干扰中的跳变衰减器4.2集总参数衰减器利用电阻构成的T型或П型网络实现集总参数衰减器,通常衰减量是固定的,由三个电阻值决定。电阻网络兼有阻抗匹配或变换作用，可分为同阻式和异阻式。(a)T型功率衰减器；(b)Π型功率衰减器Z1、Z2为特性阻抗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关系。1.T型同阻式（Z1=Z2=Z0

4、）如图4-2（a）所示,取Rs1=Rs2，利用三个［A］参数矩阵相乘的办法求出衰减器的［A］参数矩阵,再换算成［S］矩阵,就能求出它的衰减量。串联电阻和并联电阻的［A］网络参数如下:Rs1的转移矩阵Rp的转移矩阵相乘得（4-2）（4-3）（4-4）转化为［S］矩阵为对衰减器的要求是衰减量为20lg

5、s21

6、(dB),端口匹配10lg

7、s11

8、=-∞。求解联立方程组就可解得各个阻值。2.П型同阻式（Z1=Z2=Z0）如图4-2（b）,取Rp1=Rp2,利用三个［A］参数矩阵相乘的办法求出衰减器的［A］参数矩阵,再换

9、算成［S］矩阵,就能求出它的衰减量。（4-7）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。1.T型异阻式（4-8）2.П型异阻式（4-9）4.2.3集总参数衰减器设计实例设计实例一：设计一个5dBT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,由公式(4-6)计算元件参数:步骤二:利用ADS仿真衰减器特性。设计实例二：设计10dBП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=-10dB,由公式(4-7)计算元件参数:步

10、骤二:利用ADS仿真衰减器特性。图4-5Π型同阻式固定衰减器电路图图4-6仿真结果设计实例三：设计10dBП型异阻式（Z1=50Ω,Z2=75Ω）固定衰减器。步骤一:异阻式集总参数衰减器A=-10dB:步骤二:利用ADS仿真。图4-7Π型同阻式固定衰减器电路图图4-8仿真结果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在同轴系统中,吸收式衰减器的结构有三种形式：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。优缺点：优点是频带宽，功率容量大，

11、起始衰减量小，稳定性好，缺点是精度较差。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2.截止式衰减器又称“过极限衰减器”,用截止波导制成，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。工作波长范围衰减量优缺点：优点是频带宽，精度高，可用作标准衰减器。缺点是起始衰减量太大。dB图4-10截止式衰减器4.3.2波导型衰减器1.吸收式衰减器图4-11吸收式衰减器结构示意图(a)固定式；(b)可变式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

12、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=20lg(cosθ)（4-10）优缺点：优点是频带宽，精度高，起始衰减量小，缺点是结构复杂，较昂贵。图4-12极化吸收式衰减器原理图4.3.3微带型衰减器4.3.4匹配负载同轴和微带中,匹配负载的电阻通常是50Ω,