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衰減器原理與結(jié)構(gòu)

發(fā)布時(shí)間:2012/6/27 20:11:55 訪問次數(shù):12535

    固定衰減量型衰減器的2N60L-B基本電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,就是一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò),只需幾個(gè)電阻即可。最簡(jiǎn)單的定值衰減器可以只是一個(gè)電阻,最簡(jiǎn)單的可調(diào)衰減器可以只是一個(gè)碳膜電位器,當(dāng)然這類簡(jiǎn)單的衰減器沒有精度和傳輸匹配可言。作為儀器級(jí)的射頻衰減器,需要由簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成,常見的對(duì)稱電路形式有”型、T型、橋T型,見圖3—圖5。
    這三類對(duì)稱形式電路的衰減器端口是不指定輸入、輸幽方向的。在一個(gè)高倍率衰減器中也有采用采樣型電路的,這就使衰減器端口有了特定的輸入、輸出方向。固定阻值衰減器多采用n型或T型基本電路,可變衰減器多采用橋T型電路。衰減器雖然看似電路非常簡(jiǎn)單,但實(shí)際要制作一個(gè)高工作頻率、高功率的衰減器卻很不容易。
    首先,衰減器電路對(duì)電阻提出了很高的要求。在電阻網(wǎng)絡(luò)中,電阻的阻值雖然不難計(jì)算得出,但很多都不是常規(guī)電阻系列中的規(guī)格,考慮到盡量減少引線,所以不宜通過串/并聯(lián)的形式使用標(biāo)準(zhǔn)值電阻達(dá)到目標(biāo)電阻值。
    例如,采用上圖中基本“型電路制作一個(gè)20dB衰減量的衰減器。計(jì)算可得3個(gè)電阻分別為R1=246.8Q  R2=61.1QR3=61.10,.這些都是非標(biāo)準(zhǔn)阻值。而且衰減器對(duì)電阻阻值的誤差有很高的要求(否則將影響衰減量),同時(shí)電阻不能是常見的線繞電阻或者刻槽型電阻,必須是無感電阻。對(duì)于功率型衰減器,還要求電阻能承受相當(dāng)?shù)墓β,并能與散熱器良好的結(jié)合。此外,電阻要有良好的溫度穩(wěn)定性,不能隨著溫度升高而出現(xiàn)電阻值較大的波動(dòng)變化。由此可見,符合制作高頻率衰減器的電阻大部分需要定制。
    其次,高頻率的衰減器在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上也有講究。因?yàn)樵陬l率較高的情況下,一根引線都會(huì)形成不可忽略的分布電感,元器件之間、元器件與外殼之間也會(huì)形成不可忽略的分布電容,這些分布電感和分布電容會(huì)影響衰減器的純電阻特性,繼而影響傳輸特(導(dǎo)致駐波比劣化),引起衰減器衰減量的不可控變化,影響衰減量的準(zhǔn)確度和帶內(nèi)衰減量的穩(wěn)定性。
    實(shí)際制作中,隨著工作頻率的升高,分布電感和分布電容對(duì)衰減器傳輸?shù)挠绊憰?huì)越來越明顯。所以,作為商品,同樣衰減量和功率的衰減器,最高工作頻率不同,價(jià)格也會(huì)相差很大。對(duì)于無線電愛好者來說,要DIY有一定精度和功率的高射頻頻率的衰減器,比DIY假負(fù)載要困難得多,元器件材料不容易買到、金工件布線設(shè)計(jì)都是問題。

                   
    典型的可調(diào)衰減器內(nèi)部同樣是由電阻構(gòu)成,通過波段開關(guān)來切換不同阻值的電阻,以構(gòu)成不同的衰減量。對(duì)于大衰減量范圍,小步進(jìn)可調(diào)的衰減器通常采用兩種不同步進(jìn)值的可調(diào)衰減器串聯(lián)而成。例如,將一個(gè)衰減量O~lOdB、步進(jìn)為ldB的衰減器,與一個(gè)衰減量0—80dB、步進(jìn)為1dB的衰減器串聯(lián)起來,就很容易得到一個(gè)衰減量0—90dB、步進(jìn)為ldB的大范圍衰減器。
    衰減器衰減量的準(zhǔn)確程度關(guān)系到測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度,所以衰減器除了在電路上盡量提高準(zhǔn)確度外,在I/O接口上也應(yīng)該盡量減少插入損耗。采用高品質(zhì)的接插件可以使損耗降到最低,也可以使駐波比劣化控制在較低的范圍內(nèi),很多高檔接口的內(nèi)部都是鍍銀或鍍金的?紤]到接口在很多環(huán)境中容易被氧化,引起插入損耗劇增,所以高檔接口的中心接觸部件都采用鍍金工藝(銀容易氧化),同時(shí)為端口配上橡膠蓋帽。對(duì)于小型的衰減器,則還配有密封的干燥盒。
    現(xiàn)在,一般用網(wǎng)絡(luò)分析儀就可以方便地測(cè)量衰減器的真實(shí)性能,包括衰減準(zhǔn)確度和帶內(nèi)衰減量波動(dòng)以及性能隨頻率升高的劣化情況。

    固定衰減量型衰減器的2N60L-B基本電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,就是一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò),只需幾個(gè)電阻即可。最簡(jiǎn)單的定值衰減器可以只是一個(gè)電阻,最簡(jiǎn)單的可調(diào)衰減器可以只是一個(gè)碳膜電位器,當(dāng)然這類簡(jiǎn)單的衰減器沒有精度和傳輸匹配可言。作為儀器級(jí)的射頻衰減器,需要由簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成,常見的對(duì)稱電路形式有”型、T型、橋T型,見圖3—圖5。
    這三類對(duì)稱形式電路的衰減器端口是不指定輸入、輸幽方向的。在一個(gè)高倍率衰減器中也有采用采樣型電路的,這就使衰減器端口有了特定的輸入、輸出方向。固定阻值衰減器多采用n型或T型基本電路,可變衰減器多采用橋T型電路。衰減器雖然看似電路非常簡(jiǎn)單,但實(shí)際要制作一個(gè)高工作頻率、高功率的衰減器卻很不容易。
    首先,衰減器電路對(duì)電阻提出了很高的要求。在電阻網(wǎng)絡(luò)中,電阻的阻值雖然不難計(jì)算得出,但很多都不是常規(guī)電阻系列中的規(guī)格,考慮到盡量減少引線,所以不宜通過串/并聯(lián)的形式使用標(biāo)準(zhǔn)值電阻達(dá)到目標(biāo)電阻值。
    例如,采用上圖中基本“型電路制作一個(gè)20dB衰減量的衰減器。計(jì)算可得3個(gè)電阻分別為R1=246.8Q  R2=61.1QR3=61.10,.這些都是非標(biāo)準(zhǔn)阻值。而且衰減器對(duì)電阻阻值的誤差有很高的要求(否則將影響衰減量),同時(shí)電阻不能是常見的線繞電阻或者刻槽型電阻,必須是無感電阻。對(duì)于功率型衰減器,還要求電阻能承受相當(dāng)?shù)墓β,并能與散熱器良好的結(jié)合。此外,電阻要有良好的溫度穩(wěn)定性,不能隨著溫度升高而出現(xiàn)電阻值較大的波動(dòng)變化。由此可見,符合制作高頻率衰減器的電阻大部分需要定制。
    其次,高頻率的衰減器在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上也有講究。因?yàn)樵陬l率較高的情況下,一根引線都會(huì)形成不可忽略的分布電感,元器件之間、元器件與外殼之間也會(huì)形成不可忽略的分布電容,這些分布電感和分布電容會(huì)影響衰減器的純電阻特性,繼而影響傳輸特(導(dǎo)致駐波比劣化),引起衰減器衰減量的不可控變化,影響衰減量的準(zhǔn)確度和帶內(nèi)衰減量的穩(wěn)定性。
    實(shí)際制作中,隨著工作頻率的升高,分布電感和分布電容對(duì)衰減器傳輸?shù)挠绊憰?huì)越來越明顯。所以,作為商品,同樣衰減量和功率的衰減器,最高工作頻率不同,價(jià)格也會(huì)相差很大。對(duì)于無線電愛好者來說,要DIY有一定精度和功率的高射頻頻率的衰減器,比DIY假負(fù)載要困難得多,元器件材料不容易買到、金工件布線設(shè)計(jì)都是問題。

                   
    典型的可調(diào)衰減器內(nèi)部同樣是由電阻構(gòu)成,通過波段開關(guān)來切換不同阻值的電阻,以構(gòu)成不同的衰減量。對(duì)于大衰減量范圍,小步進(jìn)可調(diào)的衰減器通常采用兩種不同步進(jìn)值的可調(diào)衰減器串聯(lián)而成。例如,將一個(gè)衰減量O~lOdB、步進(jìn)為ldB的衰減器,與一個(gè)衰減量0—80dB、步進(jìn)為1dB的衰減器串聯(lián)起來,就很容易得到一個(gè)衰減量0—90dB、步進(jìn)為ldB的大范圍衰減器。
    衰減器衰減量的準(zhǔn)確程度關(guān)系到測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度,所以衰減器除了在電路上盡量提高準(zhǔn)確度外,在I/O接口上也應(yīng)該盡量減少插入損耗。采用高品質(zhì)的接插件可以使損耗降到最低,也可以使駐波比劣化控制在較低的范圍內(nèi),很多高檔接口的內(nèi)部都是鍍銀或鍍金的?紤]到接口在很多環(huán)境中容易被氧化,引起插入損耗劇增,所以高檔接口的中心接觸部件都采用鍍金工藝(銀容易氧化),同時(shí)為端口配上橡膠蓋帽。對(duì)于小型的衰減器,則還配有密封的干燥盒。
    現(xiàn)在,一般用網(wǎng)絡(luò)分析儀就可以方便地測(cè)量衰減器的真實(shí)性能,包括衰減準(zhǔn)確度和帶內(nèi)衰減量波動(dòng)以及性能隨頻率升高的劣化情況。

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