衰减器设计.ppt

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 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 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 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 3衰减器的主要用途 二 集总参数衰减器 a T型功率衰减器 b 型功率衰减器 同阻抗式 Z1 Z2 Z0 异阻抗式 Z1 Z2 1同阻式集总参数衰减器 Rs1和Rs2的传输矩阵 Rp的传输矩阵 转化为 S 矩阵为 衰减量 A 20lg s21 dB 端口匹配 20lg s11 2 型同阻式 3 T型异阻式 4 型异阻式 设计实例一 设计一个5dBT型同阻式 Z1 Z2 50 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 2 由上述计算结果画出电路图 利用ADS仿真衰减器特性 Lumped components Ctrl R旋转器件 Simulation S param 练习 设计10dB 型同阻式 Z1 Z2 50 固定衰减器 练习 设计10dB 型异阻式 Z1 50 Z2 75 固定衰减器 其他类型的衰减器 三种同轴结构吸收式衰减器 a 填充 b 串联 c 带状线 截止式衰减器 吸收式衰减器结构示意图 a 固定式 b 可变式 波导 同轴和微带匹配负载结构 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 开机时或复位后出现的就是主菜单 光标在底部 校 处闪动 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 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 按一下 键 使光标到 BF 下 按 或 键 使出现 BF 0800 0MHz 按一下 键 使光标到 F 下 按 或 键 使出现 F 0010 0MHz 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 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 按一下 键 使光标到 测 AB 下 若A下为 回损 则往下进行 否则按 或 键 使A下出现 回损 示例 测失配负载在800 1000MHz的驻波比 每隔10MHz测一点 共测21点 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 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 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 AB 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 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 例子 测衰减器在30MHz 3198MHz的插损 驻波和回损 衰减器的驻波和回损测量 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