功率衰減器

在通信系統(tǒng)中，比如發(fā)射機(jī)的測(cè)試，可能發(fā)射的功率等級(jí)會(huì)從幾瓦到幾百瓦甚至上千瓦，這么大的功率信號(hào)必須經(jīng)過衰減才可以連接到大部分的測(cè)試設(shè)備中，否則會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害。衰減器的作用就是用來減小信號(hào)的幅度，而且有些衰減器還可以對(duì)阻抗值進(jìn)行變換。比如車載電臺(tái)的功率可能是 50w、100w 或者 150w，大概 50dB 左右，例如測(cè)量一臺(tái) 50w 車載對(duì)講機(jī)的發(fā)射參數(shù)，由于對(duì)講機(jī)輸出的功率比較大，所以需要一個(gè)大功率的衰減器（比如 30dB）來減小接收信號(hào)的強(qiáng)度，這樣 50w 的信號(hào)經(jīng)過衰減就變成了 0.05w，這樣的功率頻譜儀等儀表就可以正常接收了。

（備注：電臺(tái)的工作頻率一般幾十兆赫茲，短波波段，最多也就上到 100MHz 已經(jīng)很高了，現(xiàn)在有些新的電臺(tái)由于需要視頻傳輸可能會(huì)上到 300MHz。當(dāng)然主要還是語音傳輸為主，頻寬一般不高，只是由于抗干擾的要求，所以會(huì)有一些跳頻技術(shù)，瞬態(tài)帶寬不高，但是頻率占用度很寬，在幾十兆到一百多兆的范圍內(nèi)進(jìn)行跳頻。所以對(duì)于傳輸帶寬也會(huì)有一定要求。Keysight 有專門的電臺(tái)測(cè)試方案，這里只是特別提到備注說明一下。）

繼續(xù)講衰減器~

衰減器的技術(shù)指標(biāo)

衰減器的技術(shù)指標(biāo)包括：工作頻帶、 衰減量、 功率容量、 回波損耗等。

（1）工作頻帶

衰減器的工作頻帶是指在給定頻率范圍內(nèi)使用衰減器，衰減量才能達(dá)到指標(biāo)。由于射頻 / 微波結(jié)構(gòu)與頻率有關(guān)，不同頻段的元器件，結(jié)構(gòu)不同，也不能通用。現(xiàn)代同軸結(jié)構(gòu)的衰減器使用的工作頻帶相當(dāng)寬。?

（2）衰減量

衰減器是一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，可以用下圖表示。

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信號(hào)輸入端的功率為 P1，而輸出端的功率為 P2，衰減器的功率衰減量為 A（dB）。若 P1、P2 以分貝毫瓦（dBm）表示，則兩端功率間的關(guān)系為

P2(dBm)=P1(dBm)-A (dB)，即：

可以看出衰減量描述功率通過衰減器后功率的變小程度。衰減量的大小由構(gòu)成衰減器的材料和結(jié)構(gòu)確定。衰減量用分貝作單位。下圖是一個(gè) 70dB 的衰減器，代表信號(hào)從一端口進(jìn)至二端口出功率會(huì)有 70dB 的減小。

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比如我將衰減器接到信號(hào)源上，就以 0dBm 功率為發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)。

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頻譜儀上接收到的信號(hào)在 -70dBm 左右。

通過網(wǎng)分也可以測(cè)出來其衰減量，還是很平坦的。

（3）功率容量

衰減器是一種能量消耗元件，功率消耗后變成熱量。可以想象，材料結(jié)構(gòu)確定后，衰減器的功率容量就確定了。如果讓衰減器承受的功率超過這個(gè)極限值，衰減器就會(huì)被燒毀。像同軸衰減器因?yàn)槭菬o源功率器件，所以要考慮溫度系數(shù)，表示隨著溫度的變化衰減量的變化值。通常隨著溫度的升高，衰減量是下降的。

（4）回波損耗

回波損耗就是衰減器的駐波比，要求衰減器兩端的輸入輸出駐波比應(yīng)盡可能小。我們希望的衰減器是一個(gè)功率消耗元件，不能對(duì)兩端電路有影響，也就是說，與兩端電路都是匹配的。

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上圖這個(gè)衰減器的駐波已經(jīng)很低了。

衰減器的基本構(gòu)成

構(gòu)成射頻 / 微波功率衰減器的基本材料是電阻性材料。通常的電阻是衰減器的一種基本形式，由此形成的電阻衰減網(wǎng)絡(luò)就是集總參數(shù)衰減器。通過一定的工藝把電阻材料放置到不同波段的射頻 / 微波電路結(jié)構(gòu)中就形成了相應(yīng)頻率的衰減器。如果是大功率衰減器，體積肯定要加大，關(guān)鍵就是散熱設(shè)計(jì)。手邊的這個(gè)是一個(gè)電調(diào)衰減器，下圖接口就是控制電流的接口，由于沒有螺絲刀沒辦法拆開，也就看不到里面具體是長(zhǎng)啥樣。

衰減器的應(yīng)用

（1）控制功率電平：在微波超外差接收機(jī)中對(duì)本振輸出功率進(jìn)行控制，獲得最佳噪聲系數(shù)和變頻損耗，達(dá)到最佳接收效果。在微波接收機(jī)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，改善動(dòng)態(tài)范圍。另外，在使用頻譜分析儀的時(shí)候，會(huì)去調(diào)整幅度檔位，就是頻譜分析儀的前置衰減器在調(diào)整檔位。

（2）改善阻抗匹配：若某些電路要求有一個(gè)比較穩(wěn)定的負(fù)載阻抗時(shí)，可在電路與實(shí)際負(fù)載間接入衰減器。

（3）相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)：作為比較功率電平的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）用于雷達(dá)抗干擾中的跳變衰減器：是一種衰減量能突變的可變衰減器，平時(shí)不引入衰減，遇到外界干擾時(shí)，突然加大衰減。

（5）改善網(wǎng)絡(luò)分析儀的插入損耗測(cè)量精度：在用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量無源器件（尤其是低損耗的器件如電纜組件，空氣線等）的插入損耗時(shí)，由于反射功率經(jīng)過衰減器后會(huì)減小，所以在端口接衰減器可以改善匹配，減小駐波，提高測(cè)量精度。