实验三：功率衰减器(Power Attenuator).doc

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：项次设备名称数量备注1MOTECH RF2000 测量仪1套亦可用网络分析仪2功率衰减器模组2组RF2KM3-1A (mod-3A,mod-3B)350 BNC 连接线2条CA-1、CA-241M BNC 连接线2条CA-3、CA-45MICROWAVE软件1套微波软件四、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: PowerAttenuatorPort-2P2Port-1P1图3-1 功率衰减器方框图信号输入端（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 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 及型, 如图3-2(a)(b)所示。Z11111ZzzRS1RS2RppRSRp2pRp1pZ1Z21221 图3-2(a) T形功率衰减器 图3-2(b) 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。A. 同阻式 （a）T型同阻式（Z1=Z2=Z0）： （b）型同阻式： B.异阻式（Z1Z2） （a）T型异阻式： （b）型异阻式： 五、硬件测量（RF2KM3-1A）：1. 测量MOD-3A: PI型功率衰减器的S11及S21测量以了解型功率衰减电路的特性。测量MOD-3B:T型功率衰减器的S11及S21测量以了解T型功率衰减电路的特性。2. 准备电脑，测量软件，RF2000,以近若干小器件。3. 测量步骤： MOD-3A的S11测量：设定频段：BAND-3；对模组P1端子做S11测量，并将测量结果记录于表（3-1）中。 MOD-3A的S21测量：设定频段：BAND-3；对模组P1及P2端子做S21测量，并将测量结果记录于表（3-2）中。 MOD-3B的S11测量：设定频段：BAND-3；对模组P3端子做S11测量，并将测量结果记录于表（3-3）中。 MOD-3B的S21测量：设定频段:BAND-3；对模组P3及P4端子做S21测量，并将测量结果记录于表（3-4）中。4. 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) S11-12dB S21=-101dBMOD-3B(50-1000MHZ) S11-15dB S21=-101dB 6.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。3、最后进行仿真，结果应接近实际测量所得到的仿真图形。4、电路图(推荐以下)：5dBT型同阻式固定衰减器电路图 5dBT型同阻式固定衰减器电路仿真图 10dB型同阻式固定衰减器电路图 10dB型同阻式固定衰减器电路仿真图 10dB型异阻式固定衰减器电路图10dB型异阻式固定衰减器电路仿真图七 实例分析：（一） 设计一个5dB、T型同阻式固定衰减器。（Z1=Z2=50ohm） 解： A= -5dB （二） 设计一个10 dB、型同阻式固定衰减器。（Z1=Z2=50ohm） 解： A= -10dB （三） 设计一个10dB、型异阻式固定衰减器。（Z1=50ohm、Z2=75ohm）解： A= -10dB 相应的电路图和仿真图可参看软件仿真。八.mathcad分析： 图中列出了四种衰减器形式，分别为：1、设计一个10dB,T型同阻式固定衰减器。2、设计一个10dB,型同阻式固定衰减器。3、设计一个20dB,T型异阻式固定衰减器。