ADS设计电调衰减器

利用ADS设计电调衰减器

马景民1 罗正祥2 羊恺3 曾成4 罗建5

（电子科技大学光电信息学院，成都 610054）1、2、4、5（电子科技大学空天科学技术研究院，成都 610054）3

摘要：本文利用ADS仿真软件高效快速的设计了S波段窄带电调衰减器，此衰减器主要分为3dB分支电桥和PIN二极管两部分，射频信号为2.3~2.4GHz，直流调谐电流范围为0.02~6.32mA，传输衰减范围为0.9 ~19.8dB，带内反射均优于16dB，基本达到了设计目标。

关键词：S波段；电调衰减器；3dB分支电桥；PIN二极管

1 引言

现代通信对整机动态范围要求越来越大，单用AGC电路来控制其动态范围已不能满足动态要求，因此衰减器得到广泛应用。目前衰减器已发展有多种结构，除了电阻衰减网络以外，近年来又发展了PIN二极管构成的电调衰减器，GaAs MESFET T型衰减器，在此基础上发展了多位数控衰减器[1]。有时为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定量的衰减。衰减量固定不变的称为固定衰减器；衰减量可在一定范围内调节的称为可变衰减器。衰减器是一种双端口网络，双端口网络的衰减主要由以下两种原因引起：一种是由于网络内部有损耗，吸收了所通过的电磁波的一部分功率而造成衰减，这种衰减器称为“吸收衰减”；另一种是由于电磁波在网络输入端的反射而引起的衰减，这种衰减称为“反射衰减”。应用这两种衰减原理制成的衰减器有吸收式衰减器和反射式衰减器[2]。

电调衰减器是一种控制射频信号输出功率的部件，它是自适应干扰抵消系统中的关键部件。目前电调衰减器有两种结构：一种是机电式，它是通过伺服电机控制两个耦合线圈的耦合系数，从而达到幅度控制。这种衰减器结构复杂，惰性大．跟踪性能差；另一种是全电子式，它利用PIN二极管的电导调制特性来达到幅度控制。这种衰减器结构简单、响应时问短、跟踪特性好[3]。

本文针对中国自主开发的TD-SCDMA标准，设计实现了一款预失真系统中必不可少的关键部分：2.3~2.4GHz电调衰减器。电调衰减器的主要指标有：工作频带、输入输出反射、起始衰减量、衰减量和衰减量的变化规律等。

2 工作原理

PIN二极管由两层高掺杂半导体材料夹了一层高阻本征半导体I层组成，其等效阻抗随着不同的偏压条件而变化[4]。当微波信号和直流偏置同时作用到PIN管时，二极管的工作状态还主要取决于其直流偏置状态。如PIN二极管处于正向偏压时，由于正向电流己使i层中存储电荷，所以不管微波信号的正负极性如何，都可以维持导通状态。而反向偏置时，微波信号频率足够高，其正半周信号来不及将载流子注入到i层，因此二极管处于截止态。这样，PIN二极管所呈现的阻抗大小，只取决于直流偏置，而与微波信号无关。因此，我们就可以用较小的直流功率来控制PIN二极管的工作状态，从而控制较大的微波功率[5]。

PIN管电调衰减器的电路结构形式有很多，如环行器的单管衰减器，3dB定向耦合器的双管衰减器，多管反射式或吸收式衰减器等[1]。本文所设计的电调衰减器为3dB分支电桥电调衰减器，原理图如图1所示[5]

图1 3dB分支电桥电调衰减器原理图

由上图可知，分支电桥端口1作为输入，则端口2为隔离端，端口3、4为等幅IQ输出端；当分支电桥的端口1加入功率时，端口3、4为等幅正交信号，如果端口3、4存在反射信号，则在端口2叠加，而在端口1相互抵消。利用此关系可构成输入输出端口具有良好匹配性能的电调衰减器。图1中在端口3、4接PIN二极管，加正偏压时，PIN等效为电阻R f，再串联50Ω电阻R，用微带短路器进行微波接地。则

在3、4端口的反射系数是

0f f 00f 00f Z 2R R Z Z R Z Z R +=++?+=Γ）（）（

两只PNI管(Vj1和Vj2)的反射波在2口叠加，因此由

1端口到2端口的衰减量是

)21lg(202R lg(

201l 100

f 2

R Z R Z g

=+=Γ

=α

当正偏流由小变大时，R f 随之减少，衰减量也由小到大。此结构只要两只PIN二极管的性能一致，分支电桥设计合理，就可以获得良好的衰减特性。

3 电路设计

本文的设计目标为S波段窄带电调衰减器，其工作频率范围为2.3~2.4GHz。利用仿真软件ADS设计得到了系统整体的电路，此设计主要有分支电桥和PIN二极管构成。由于各个组成部分的指标均会影响电路的整体性能，因此，本文利用ADS仿真软件进行了整体电路的仿真设计，大大减小了各部分不连续性对整体电路的影响。本设计所用介质基片的相对介电常数为9.6，厚度为0.8mm。 3.1 3dB 分支电桥的设计

根据设计要求，本文采用了3dB分支电桥作为正交耦合电桥，其特点是具有良好的幅度和相位平衡性。利用ADS软件中Passive Couplers的综合功能（模型见Passive Circuit DG –

Couplers/BLCplr，如图2（1）），可直接得到3dB 分支电桥。综合分支电桥的电路结构图见图2（2）、

仿真结果见图2（3）。

（1）3dB

分支电桥综合模型

（2）3dB

分支电桥电路结构

（3）3dB 分支电桥综合结果图2 3dB 分支电桥的综合

为了便于电调衰减器的整体设计，须将端口略作调整，然后对各个线段的长度与宽度进行细微的调整和优化优化，最终的电路结构和仿真结果如图

3所示。

（1）电路结构

（2）仿真结果

图3 最终电路结构与仿真结果

由图可知，此3dB分支电桥在2.35GHz处的传输损耗小于3.5dB，输出幅度相差0.6dB，输出相位相差89.994°，且表现出良好的反射系数和输出端口的隔离度。

3.2 PIN二极管偏置电压的确定

本文选用的PIN二极管是Agilent公司的HSMS-3810，此二极管是专门为低失真衰减器而设计的，其特性参数见表1、等效电路及直流偏置状态见图4

表1 HSMS-3810

的特性参数

图4 HSMS-3810等效电路及直流偏置状态

根据等效电路模型，在ADS中对其建模及仿真结果见图5所示，其中横坐标为电流（单位：A）、纵坐标为电阻（单位：Ω）

图5 HSMS-3810在ADS中的建模与仿真结果由上图可知，ADS中对HSMS-3810建立模型的偏置状态与资料所给参数基本吻合，在0.01~100mA 的偏置电流范围内，等效电阻范围为1800~10Ω，并且电阻值随着电流的增大而减小。

3.3 电调衰减器的实现

根据上文设计的3dB分支电桥，以及建立的HSMS-3810模型，得到电调衰减器的仿真结果如图6，其中（1）电路原理图、（2）直流仿真、（3）射频衰减、（4）带内反射。整体结构设计时，要充分考虑直流通道中的射频隔离和射频通路中的直流隔离问题。

（1）电路原理图

（2）直流仿真结果

（3）射频衰减仿真

（4）带内反射仿真

图6 电调衰减器的仿真结果

图6（2）为直流偏置中电流（单管）与电压的关系，图6（3）、（4）为单管直流扫描电流为ii=0.01~10mA 时的，射频仿真结果。由图6（3）、（4）可知，此分支电桥衰减器带内最小衰减为0.88±0.06dB，此时带内反射优于16.8dB，直流电流为0.01mA（单管）；带内最大衰减为19.84±0.70 dB，此时带内反射优于25dB，直流电流为3.16mA。此电调衰减器在衰减量在0.9~19.8dB范围内，直流偏置电流（单管）的调谐范围为0.01~3.16mA，由图6（2）可知，对应的偏压调谐范围为26~212mV，并且其衰减量随着偏置电压（电流）的增大而增大。

4 结论

本文设计了一个工作于2.3~2.4GHz频率范围

内的3dB分支电桥电调衰减器。该衰减器主要有3dB 分支电桥电和PIN二极管组成。本文利用Agilent公司的ADS仿真软件先分别设计仿真了3dB分支电桥电和PIN二极管，然后对此设计做了整体性仿真。仿真结果表明，在射频信号2.3~2.4GHz范围内，该电调衰减器在衰减量、衰减范围、传输平坦度、带内反射等方面均表现出了良好的性能，基本符合设计要求。

参考文献： 1 刘建更.电调衰减器及其应用.半导体情报.1995.8. 32,4:27-30

2 焦少梅.衰减器和移相器在微波传输技术中的应用.家电检修技术.2006.12:11-13

马广义.大功率电调衰减器的分析与设计.西安电子科技大学学报.1992.12.19,4:81-87 4 侯世谆.0.5～1OGHz 小型微波电调衰减器:89-91 5

吴加荣.基于预失真方法的线性功率放大器设计.南京理工大学硕士论文.2006.6

光可调衰减器通用技术规范

光可调衰减器通用技术规范本规范对应的专用技术规范目录 “光可调衰减器”物资采购标准技术规范使用说明 1、本标准技术规范分为通用部分、专用部分。 2、项目单位根据需求选择所需设备的技术规范，技术规范通用部分条款及专用部分固化的参数原则上不能更改。 3、项目单位应按实际要求填写“项目需求部分”。如确实需要改动以下部分，项目单位应填写《项目单位技术差异表》并加盖该网、省公司物资部（招投标管理中心）公章，与辅助说明文件随招标计划一起提交至招标文件审查会： ①改动通用部分条款及专用部分固化的参数； ②项目单位要求值超出标准技术参数值； ③需要修正污秽、温度、海拔等条件。经标书审查会同意后，对专用部分的修改形成《项目单位技术差异表》（表4），放入专用部分中，随招标文件同时发出并视为有效，否则将视为无差异。 4、技术规范的页面、标题、标准参数值等均为统一格式，不得随意更改。 5、技术规范专用部分由项目单位根据工程情况编写，其中带“XX”的文字和技术参数及“项目单位填写”的部分由各项目单

位根据工程实际情况和需要必须全面认真填写；空白部分的参数根据需要选择填写；表格中带下划线的技术参数由项目单位和设计院根据工程具体情况更改，不带下划线的技术参数为固化技术参数，技术规范专用部分技术参数表中项目单位与投标人均不需要填写的部分栏目，项目单位应以“一”表示。 6、投标人应逐项响应技术规范专用部分中相应内容。填写投标人响应部分，应严格按技术规范专用部分的“招标人要求值”一栏填写相应的投标人响应部分的表格。投标人填写技术参数和性能要求响应表时，如有偏差除填写“表5投标人技术偏差表”外，必要时应提供相应试验报告。 7、货物需求一览表中金具数量各项目单位和设计院必须填写，如不能确定准确数量，可以填写估算数量。

衰减器原理及其设计

衰减器原理及其设计时间：2012-01-07 来源：作者：关键字：衰减器原理衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：（1）调整电路中信号的大小；（2）在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；（3）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的四端网络，它的特性阻抗、衰减都是与频率无关的常数，相移等于零。实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。 1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有L型、T型、X型和桥T型等几种结构，其电路形式和计算公式见表5.1-16。

注：RC为特性阻抗；RC1、RC2为两侧特性阻抗，B为固有衰减值N=EB。其中L型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配，而T型、X型、桥T型属于对称衰减器，主要用于衰减。一端接地的衰减器称为不平衡衰减器；反之，两端不接地的衰减器称为平衡衰减器。例：设计一衰减器，匹配于信号源内阻RS-600欧与负载电阻RL=150欧之间，其衰减量为30DB。解计算过程：（1）因为RS、RL不相等，所以选用一节倒L型和一节对称T型号组成衰减器，如图5.1-19A所示倒L型电路计算：（2）T型电路计算：由于总衰减量为30DB，所以T型衰减量为（3）电路简化：对设计电路进行变换，进而得到简化电路，由图5.1-19A变换为图B及图C的形式。

2、可变衰减器的设计可变衰减器，一般是指特性阻抗值恒定的，而它的衰减值是可变的衰减器，此外，还有一种分压式可变衰减器，由于它的负载往往是高阻抗，因此对这种分压式可变衰减器的特性阻抗就没有什么具体要求。 1）可变桥T型衰减器可变桥T型衰减器的电路结构如图5.1-20所示。

C8051F320在的数字可调光衰减器设计中的应用

C8051F320在的数字可调光衰减器设计中的应用【摘要】为了在光通信中实现光信号的衰减，采用微处理器C8051F320和AGILTRON公司的MEMS型EVOA元器件，实现了一种结构简单，低成本的可调光衰减器。本可调光衰减器由EVOA控制电路、液晶显示电路、USB接口电路和UART接口电路组成。通过实验测量和批量应用于生产，表明本可调衰减器工作可靠，有良好的精度。【关键词】C8051F320；MEMS；EVOA 0 概述光衰减器（OA）是光通信中最基本的器件之一，其的主要功能是用来减低或控制光信号，即用于光通讯系统中指标测量，短距通信系统的信号衰减。光衰减器可分为固定光衰减器（FOA）和可调光衰减器（VOA）。固定衰减器成本低廉，但是使用不方便，灵活性差。随着WDM技术近几年的快速发展和应用，光衰减器，特别是可调光衰减器（VOA）在EDFA增益均衡、DWMD网络光功率控制、光通讯线路、系统评估以及各种实验中等方面起到越来越重要的作用。虽然目前国内外可调光衰减器种类较多，但是大多价格较贵，本文介绍一种造价低廉，高精度，稳定性较好的光衰减器设计方案。关键元器件选用AGILTRON公司的MM系列MEMS可变衰减器，MM系列VOA是基于微电机械结构，驱动简单，可直接利用电压驱动，同时具有良好的光电特性，满足Telcordia 1209和1221标准。在微控制器的控制下即可实现不同的驱动电压从而实现光信号的衰减控制。 MM系列VOA的特性如下表：波长范围为C和L波段，其衰减范围可达30dB左右，插入损耗小于0.5dB，基本上满足常规实验和测试要求。表1 电气参数表 1 系统框图本系统以具有51核的微控制器C8051F320为核心，通过数模转化DAC来控制EVOA实现光信号的衰减，输出显示部分为液晶模块，输入部分为四轻触按键，同时与上位机通讯接口采用USB和RS232两种接口。 2 硬件设计本衰减器由两部分构成：微控制器（MCU）电路和衰减器（VOA）控制电路。

几种可调光衰减器的简介

几种可调光衰减器的简介 2007-10-7 14:56:46 讯石光通讯咨询网编辑：iccsz 可调节光衰减器(VOA)在光通信中具有广泛的应用，其主要功能是用来减低或控制光信号。光网络的最基本的特性应该是可调，特别是随着DWDM传输系统和EDFA在光通信中的应用，在多个光信号传输通道上必须进行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要进行动态饱和的控制，光网络中也还需要对其它信号进行控制，这些都使得VOA成为其中不可或缺的关键器件。此外，VOA产品还具有与其它光通信组件结合并将其推往高阶模块的特性。几种可调光衰减器的简介福州高意通讯有限公司李继锋 1.引言可调节光衰减器(VOA)在光通信中具有广泛的应用，其主要功能是用来减低或控制光信号。光网络的最基本的特性应该是可调，特别是随着DWDM传输系统和EDFA在光通信中的应用，在多个光信号传输通道上必须进行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要进行动态饱和的控制，光网络中也还需要对其它信号进行控制，这些都使得VOA成为其中不可或缺的关键器件。此外，VOA 产品还具有与其它光通信组件结合并将其推往高阶模块的特性。近年来，出现了多种制造可变光衰减器的技术，包括可机械式VOA、磁光VOA、液晶VOA、MEMS VOA、热光VOA和声光VOA等。本文将对各种典型VOA的做一个简要的介绍。 2. 几种常见的VOA简介 2.1. 机械式VOA 该种类型的VOA也有多种具体的实现方式。图1是挡光型光衰减器的原理图，驱动挡光元件拦在两个准直器之间，实现光功率的衰减。挡光元件可以是片状或者锥形，后者可通过旋转来推进，而前者需平推或者通过一定机械结构实现旋转至平推动作的转换。挡光型光衰减器可以制成光纤适配器结构，也可以制成图1所示的在线式结构。与上面提到的挡光型VOA类似，也有一种机械一电位器形式的EVOA方案。其原理是用步进电机拖动中性梯度滤光片，当光束通过滤光片不同的位置时其输出光功率将按预定的衰减规律变化，从而达到调节衰减量的目的。还有一种机械偏光式光衰减器。其基本原理是从入端口射出的光束被反射片反射到出端口，两端口之间的反射耦合效率由反射片的倾斜角度来控制，从而实现光衰减的调节。而反射片的倾斜则由多种不同的机理来控制。机械型光衰减器是较为传统的解决方案，到目前为止，已在系统中应用的VOA大多是用机械的方法来达到衰减。该类型的光衰减器具有工艺成熟、光学特性好、低插损、偏振相关损耗小、无需控温等优点；而其缺点在于体积较大、组件多结构复杂、响应速度不高、难以自动化生产、不利于集成等。 2.2. 磁光VOA

衰减器课程设计的基本原理及电路图

信号衰减器原理及设计衰减器是在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路，一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：（1）调整电路中信号的大小；（2）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的二端口网络，它的特性阻抗、衰减量都是与频率无关的常数，相移等于零。实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。 1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有对称型的T型、∏型、桥T型和倒L型（不对称型）等几种结构，其电路形式和计算公式如下。图1. T型衰减器图2. ∏型衰减器 1 2 1 1 2 2 1- = + - = N N R R N N R R C C 1 1 2 1 2 2 1- + = - = N N R R N N R R C C 1 )1 ( 2 1- = - = N R R N R R C C

图3. 桥T 型衰减器图4. 倒L 型衰减器式中，Rc 为二端口网络的特性阻抗（对称时），即输入输出阻抗，Rc1和Rc2两侧特性阻抗，分别为非对称衰减器的输入输出阻抗；20 10A N =，为输入电压与输出电压之比，A 为衰减的分贝数。电压比分贝：dB=20lg （Uo/Ui ）以上衰减器中，T 型、∏型、桥T 型属于对称衰减器，主要用于衰减。而倒L 型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配。倒L 型不对称衰减器构成阻抗匹配器，与对称衰减器所不同的是，不能指定衰减量，其输入输出阻抗确定后，其衰减量也就确定了。其衰减值见下表。表1 倒L 型衰减器衰减值与输入输出阻抗比的关系值得注意的是，桥T 型衰减器中，有两个电阻的值即为特性阻抗（输入输出电阻），且计算公式简洁，用于组成可调衰减器非常方便。例1：设计一衰减器，匹配于信号源内阻R S =800欧与负载电阻R L =150欧之间，其衰减量为30dB 。解：因为RS 、RL 不相等，所以选用一节倒L 型和一节对称T 型构成衰减器，如图5所示。（1）倒L 型电路计算： 10.14 8001501111166.41150 800800 150721.11)150800(800)(1 1 1 2 12112 22111=???? ??--=??? ? ? ?--=Ω =-=-=Ω=-?=-=--C C C C C C C C C R R N R R R R R R R R R （2）T 型电路计算：由于总衰减量A=30dB ，N=10^(30/20)=31.62；所以桥T 型衰减量N 2为 N 2=N/N 1=31.62/10.14=3.1184 计算R1和R2 1 122 11 2 2111112)(-? ???? ?--=-=-=C C C C C C C C C R R N R R R R R R R R R

RF射频电路设计

RF电路的PCB设计技巧如今PCB的技术主要按电子产品的特性及要求而改变，在近年来电子产品日趋多功能、精巧并符合环保条例。故此，PCB的精密度日高，其软硬板结合应用也将增加。 PCB是信息产业的基础，从计算机、便携式电子设备等，几乎所有的电子电器产品中都有电路板的存在。随着通信技术的发展，手持无线射频电路技术运用越来越广，这些设备(如手机、无线PDA等)的一个最大特点是：第一、几乎囊括了便携式的所有子系统；第二、小型化，而小型化意味着元器件的密度很大，这使得元器件（包括SMD、SMC、裸片等）的相互干扰十分突出。因此，要设计一个完美的射频电路与音频电路的PCB，以防止并抑制电磁干扰从而提高电磁兼容性就成为一个非常重要的课题。因为同一电路，不同的PCB设计结构，其性能指标会相差很大。尤其是当今手持式产品的音频功能在持续增加，必须给予音频电路PCB布局更加关注.据此本文对手持式产品RF电路与音频电路的PCB的巧妙设计（即包括元件布局、元件布置、布线与接地等技巧）作分析说明。 1、元件布局先述布局总原则：元器件应尽可能同一方向排列，通过选择PCB进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象；由实践所知，元器件间最少要有 0.5mm的间距才能满足元器件的熔锡要求，若PCB板的空间允许，元器件的间距应尽可能宽。对于双面板一般应设计一面为SMD及SMC元件，另一面则为分立元件。 1.1 把PCB划分成数字区和模拟区任何PCB设计的第一步当然是选择每个元件的PCB摆放位。我们把这一步称为“布板考虑“。仔细的元件布局可以减少信号互连、地线分割、噪音耦合以及占用电路板的面积。电磁兼容性要求每个电路模块PCB设计时尽量不产生电磁辐射，并且具有一定的抗电磁干扰能力，因此，元器件的布局还直接影响到电路本身的干扰及抗干扰能力，这也直接关系到所设计电路的性能。

可调光衰减器设计

课程设计课程名称光通信原理课程设计题目名称可调光衰减器的设计学院专业班级学号学生姓名指导教师 2014年10月24日

一、引言提出了一种基于热光调节的可调光衰减器结构。该衰减器通过腐蚀光纤包层到一定厚度和长度后，在表面涂覆较大热光系数的聚合物材料得到。从模场变化角度分析了传输光束的衰减与涂覆材料折射率的关系，并从实验上测试了使用不同涂覆材料时的衰减。理论分析与实验结果均表明在涂覆材料折射率略大于原光纤包层材料折射率时，涂覆材料折射率微小的变化将引起传播光束衰减的大幅度变化，并且光纤被腐蚀的长度越长或包层材料剩余厚度越小，衰减越大。因此，由热光系数大、折射率略大于光纤包层的聚合物材料所组成的可调光纤衰减器，具有衰减调节范围大且功耗小、插入损耗小、成本低、低偏振特性、易于与其它光纤器件祸合或集成等特点。可调光衰减器(V OA)的用途是降低或控制光信号，按其工作原理大致可分为以下几类:机械型分立式微光学衰减器、液晶型可调光衰减器、光纤可调光衰减器、微机电系统(MEMS)光衰减器和平面波导型光衰减器等。其中，光纤可调光衰减器具有结构简单、插入损耗小、成本低、可直接与光纤或作为尾纤与其它波导器件对接等突出的优点而具有广泛的应用前景，但有关光纤模场(热光)控制的可调光衰减器研究却很少。光波导的光场分布主要是由折射率的空间分布和波导的几何结构所决定，因此改变光纤包层折射率，将改变光纤中光束的传输特性。据此本文提出一种结构简单的光纤型热光可调光衰减器的设计方案:通过腐蚀光纤包层，使包层剩余厚度少于一定值后，在其表面涂覆较大热光系数的聚合物材料得到。二、方案论证 1.工作原理将单模光纤中某一段的包层腐蚀到一定厚度以后，在其外部涂覆上折射率热光可调的材料。当材料折射率受热光调节发生变化时，经过上述处理的光纤模场发生变化，从而引起模场失配甚至导模能量泄漏衰减。下面从模场变化的角度分析涂覆材料折射率与衰减的关系。通常用高斯模型来近似描述单模光纤中光能量的分布。模场直径(MFD)定义为光能量降低到exp(-2)时的光斑直径，用符号2w。表示，r为离开光轴的距离，则光纤截面上的光强I(r)按下式分布:

衰减器原理

衰减器原理,用途及设计 - 衰减器原理,用途及设计衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：（1）调整电路中信号的大小；（2）在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；（3）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的四端网络，它的特性阻抗、衰减都是与频率无关的常数，相移等于零。实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。 1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有L型、T型、X型和桥T型等几种结构，其电路形式和计算公式见表5.1-16。

所示倒L型电路计算：（2）T型电路计算：由于总衰减量为30DB，所以T型衰减量为（3）电路简化：对设计电路进行变换，进而得到简化电路，由图5.1-19A变换为图B及图C的形式。

上一页1 2 下一页 2、可变衰减器的设计可变衰减器，一般是指特性阻抗值恒定的，而它的衰减值是可变的衰减器，此外，还有一种分压式可变衰减器，由于它的负载往往是高阻抗，因此对这种分压式可变衰减器的特性阻抗就没有什么具体要求。 1）可变桥T型衰减器

几种可变光衰减器技术及其比较

几种可变光衰减器技术及其比较为了实现DWDM系统的长距离高速无误码传输，必须使各通道信号光功率一致，即需要对多通道光功率进行监控和均衡。因此出现了动态信道均衡器（DCE）、可调功率光复用器（VMUX）、光分插复用器（OADM）等光器件，这些器件的核心部件都是阵列可变光衰减器（VOA）。灵活地调节VOA，可以使各个通道的功率处于理想的大小。近年来，出现了多种制造可变光衰减器的新技术，包括可调衍射光栅技术、MEMS技术、液晶技术、磁光技术、平面光波导技术等。高分子可调衍射光栅VOA 高分子可调衍射光栅的制作基于一种薄膜表面调制技术。起初，这种技术的开发是为了替代放映机和投影仪中的液晶显示屏（LCD）和数字光处理器（DLP）。这种可调衍射光栅（图1）的顶层是玻璃，下面一层是铟锡氧化物（ITO），中间是空气、聚合物和ITO阵列，底层是玻璃基底。在未加电信号时，空气与聚合物层的交界面是与结构表面平行的平面。当入射光进入该平面时，不发生衍射。在加电信号后，空气和聚合物的界面随电极阵列的分布而发生周期变化，形成了正弦光栅。当入射光入射至该表面时，形成衍射。施加不同的电信号可以形成不同相位调制度的正弦光栅。高分子可调衍射光栅。采用高分子可调衍射光栅的VOA的工作机制是：通过调制表面一层薄的聚合物，使其表面近似为正弦形状，形成正弦光栅。利用这种技术，可以制作出一种周期为10微米，表面高度h随施加的电信号变化并且最高可到300纳米的正弦光栅。当光入射到被调制的表面上时，形成衍射。施加不同的电信号改变正弦光栅的振幅，即改变h时，可以得到不同的相位调制度，而不同相位调制度下的衍射光强的分布是不同的。当相位调制度由零逐渐变大时，衍射光强度从零级向更高衍射级的光转移。这种调制可以使零级光的光强从100%连续的改变到0%，从而，实现对衰减量的控制。并且这种调制的响应时间非常快，在微秒级。磁光VOA 磁光VOA是利用一些物质在磁场作用下所表现出的光学性质的变化，例如利用磁致旋光效应（法拉第效应）实现光能量的衰减，从而达到调节光信号的目的。一种典型的偏振无关磁光VOA结构如图2左图所示。

电调衰减器设计指导

可以用三个二极管来代替电路中的固定电阻，构造一个可变衰减器，不过，这样会导致网络中的不对称，从而导致产生一个相当复杂的偏压网络。用两个PIN二极管来代替其中的串联电阻可以获得几个性能方面的好处。首先，由于串联二极管具有容性电抗而使网络与其它部分相隔离，用两个二极管代替一个电阻可以提高最大衰减值或在一定衰减值的条件下使频率上限翻倍。其二，代替串联电阻的两个二极管是180度反接的，这样就抑制了偶数次信号畸变的产生。其三，由此而得到的衰减器网络是对称的，从而可以大大简化偏压网络。电源电压V+是一固定电压，Vc是控制网络衰减的可变电压，用两个二极管代替电阻的唯一缺点是可能会增加介入损耗。四元二极管pi型衰减器需要一个恒定的电压V+和一个可变的控制电压Vc。对于1.25V的V+，可变控制电压的范围为0V到大约5V。电压V+的值代表了回程损耗与控制电压范围之间的一个折衷，更低的V+可以降低回程电压，但同时也会使控制电压的工作范围缩小。本文中介绍的衰减器是在8mm厚的RF4型印刷电路(PCB)上实现的。RF4具有良好的机械稳定性和耐久性，成本低，但其损耗大，难于控制，而且介质系数与工作频率密切相关。另一方面，玻璃纤维增强型聚四氟乙烯(PTEE)PCB材料具有良好的高频特性，但是相对昂贵一些，机械稳定性也比较差，不适合于某些表面贴装工艺。选用针对高频工作要求进行了优化的PCB基底材料可以改善高频性能，各种测量参数对频率的依赖程度受到与HSMP-381 6二极管四元组、PCB、其它元件及连接器相关的寄生效应的影响。

将PIN二极管用做衰减元件时，PIN二极管具有比等效的GaAs MESFETs更高的线性度，通过使用具有厚I层及低介质张弛频率(fdr)的多个PIN二极管就可以将信号畸变减小到最低程度。在Avago公司PIN二极管产品线中HSMP-381x系列产品的I层最厚。在低衰减状态，大部分RF能量仅仅是从输入端传输到输出端而已。不过在高衰减状态，更多的RF能量被倾入衰减器，会使信号失真度上升。当Vc接近0时，几乎没有电流流过两个串联的二极管，它们接近于零偏压状态，其结电容将随RF电压同步变化，幸运的是，由于两个二极管是反向串联的，所以可以抑制由受RF调制的电容所产生的某些失真或畸变。由于封装的两个反串二极管具有完全互相匹配的特性，因此可以得到最佳的失真抑制能力。 Pi衰减器的相位偏移随衰减值而变化。总的相位偏移接近90度，在三个相隔较远的工作频率点(100、900和1800 MHz)测试时此相位偏移表现相当稳定。

衰减器

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。除了常用的电阻性固定衰减器外，还有电控快速调整衰减器。衰减器广泛使用于需要功率电平调整的各种场合。原理 1.技术指标工作频带 2.衰减量 3.功率容量 4.回波损耗 5.功率系数 6.基本构成 7.主要用途 8.相关参数 9.种类位移型光衰减器 10.薄膜型光衰减器 11.衰减片型光衰减器 12.注意事项原理 13.技术指标工作频带 14.衰减量 15.功率容量 16.回波损耗 17.功率系数 18.基本构成 19.主要用途 20.相关参数 21.种类位移型光衰减器 22.薄膜型光衰减器 23.衰减片型光衰减器 24.注意事项原理: 衰减器是在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路。一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻衰减器抗的欧姆数来标明。在有线电视系统里广泛使用衰减器以便满足多端口对电平的要求。如放大器的输入端、输出端电平的控制、分支衰减量的控制。衰减器有无源衰减器和有源衰减器两种。有源衰减器与其他热敏元件相配合组成可变衰减器，装置在放大器内用于自动增益或斜率控制电路中。无源衰减器有固定衰减器和可调衰减器。技术指标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，衰减器才能达到指标值。由于射频/

微波数字衰减器结构与频率有关，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。衰减量无论形成功率衰减的机理和具体结构如何，总是可以用下图所示的两端口网络来描述衰减器。图中，信号输入端的功率为P1，而输出端得功率为P2，衰减器的功率衰减量为A （dB）。若P1 、P2 以分贝毫瓦（dBm）表示，则两端功率间的关系为P2（dBm）＝P1（dBm）－A（dB）可以看出，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。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。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。功率系数当输入功率从10mW变化到额定功率时，衰减量的变化系数表示为dB/（dB*W）。衰减量的变化值的具体算法是将系数乘以总衰减量功率（W）。如：一个功率容量50W，标称衰减量为40dB的衰减器的功率系数为0.001dB/（dB*W），意味着输入功率从10mW加到50W时，其衰减量会变化0.001*40*50=2dB之多！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大功率衰减器种基本形式，由此形成的电阻衰减器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。衰减器有以下基本用途：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，获得光敏衰减器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

射频电路PCB的设计技巧

射频电路PCB的设计技巧摘要：针对多层线路板中射频电路板的布局和布线，根据本人在射频电路PCB设计中的经验积累，总结了一些布局布线的设计技巧。并就这些技巧向行业里的同行和前辈咨询，同时查阅相关资料，得到认可，是该行业里的普遍做法。多次在射频电路的PCB设计中采用这些技巧，在后期PCB的硬件调试中得到证实，对减少射频电路中的干扰有很不错的效果，是较优的方案。关键词：射频电路；PCB；布局；布线由于射频(RF)电路为分布参数电路，在电路的实际工作中容易产生趋肤效应和耦合效应，所以在实际的PCB设计中，会发现电路中的干扰辐射难以控制，如：数字电路和模拟电路之间相互干扰、供电电源的噪声干扰、地线不合理带来的干扰等问题。正因为如此，如何在PCB的设计过程中，权衡利弊寻求一个合适的折中点，尽可能地减少这些干扰，甚至能够避免部分电路的干涉，是射频电路PCB设计成败的关键。文中从PCB的LAYOUT角度，提供了一些处理的技巧，对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。 1 RF布局这里讨论的主要是多层板的元器件位置布局。元器件位置布局的关键是固定位于RF路径上的元器件，通过调整其方向，使RF路径的长度最小，并使输入远离输出，尽可能远地分离高功率电路和低功率电路，敏感的模拟信号远离高速数字信号和RF信号。在布局中常采用以下一些技巧。 1．1 一字形布局 RF主信号的元器件尽可能采用一字形布局，如图1所示。但是由于PCB板和腔体空间的限制，很多时候不能布成一字形，这时候可采用L形，最好不要采用U字形布局(如图2所示)，有时候实在避免不了的情况下，尽可能拉大输入和输出之间的距离，至少1．5 cm 以上。

ADS设计电调衰减器

利用ADS设计电调衰减器马景民1 罗正祥2 羊恺3 曾成4 罗建5 （电子科技大学光电信息学院，成都 610054）1、2、4、5（电子科技大学空天科学技术研究院，成都 610054）3 摘要：本文利用ADS仿真软件高效快速的设计了S波段窄带电调衰减器，此衰减器主要分为3dB分支电桥和PIN二极管两部分，射频信号为2.3~2.4GHz，直流调谐电流范围为0.02~6.32mA，传输衰减范围为0.9 ~19.8dB，带内反射均优于16dB，基本达到了设计目标。关键词：S波段；电调衰减器；3dB分支电桥；PIN二极管 1 引言现代通信对整机动态范围要求越来越大，单用AGC电路来控制其动态范围已不能满足动态要求，因此衰减器得到广泛应用。目前衰减器已发展有多种结构，除了电阻衰减网络以外，近年来又发展了PIN二极管构成的电调衰减器，GaAs MESFET T型衰减器，在此基础上发展了多位数控衰减器[1]。有时为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定量的衰减。衰减量固定不变的称为固定衰减器；衰减量可在一定范围内调节的称为可变衰减器。衰减器是一种双端口网络，双端口网络的衰减主要由以下两种原因引起：一种是由于网络内部有损耗，吸收了所通过的电磁波的一部分功率而造成衰减，这种衰减器称为“吸收衰减”；另一种是由于电磁波在网络输入端的反射而引起的衰减，这种衰减称为“反射衰减”。应用这两种衰减原理制成的衰减器有吸收式衰减器和反射式衰减器[2]。电调衰减器是一种控制射频信号输出功率的部件，它是自适应干扰抵消系统中的关键部件。目前电调衰减器有两种结构：一种是机电式，它是通过伺服电机控制两个耦合线圈的耦合系数，从而达到幅度控制。这种衰减器结构复杂，惰性大．跟踪性能差；另一种是全电子式，它利用PIN二极管的电导调制特性来达到幅度控制。这种衰减器结构简单、响应时问短、跟踪特性好[3]。本文针对中国自主开发的TD-SCDMA标准，设计实现了一款预失真系统中必不可少的关键部分：2.3~2.4GHz电调衰减器。电调衰减器的主要指标有：工作频带、输入输出反射、起始衰减量、衰减量和衰减量的变化规律等。 2 工作原理 PIN二极管由两层高掺杂半导体材料夹了一层高阻本征半导体I层组成，其等效阻抗随着不同的偏压条件而变化[4]。当微波信号和直流偏置同时作用到PIN管时，二极管的工作状态还主要取决于其直流偏置状态。如PIN二极管处于正向偏压时，由于正向电流己使i层中存储电荷，所以不管微波信号的正负极性如何，都可以维持导通状态。而反向偏置时，微波信号频率足够高，其正半周信号来不及将载流子注入到i层，因此二极管处于截止态。这样，PIN二极管所呈现的阻抗大小，只取决于直流偏置，而与微波信号无关。因此，我们就可以用较小的直流功率来控制PIN二极管的工作状态，从而控制较大的微波功率[5]。 PIN管电调衰减器的电路结构形式有很多，如环行器的单管衰减器，3dB定向耦合器的双管衰减器，多管反射式或吸收式衰减器等[1]。本文所设计的电调衰减器为3dB分支电桥电调衰减器，原理图如图1所示[5] 图1 3dB分支电桥电调衰减器原理图由上图可知，分支电桥端口1作为输入，则端口2为隔离端，端口3、4为等幅IQ输出端；当分支电桥的端口1加入功率时，端口3、4为等幅正交信号，如果端口3、4存在反射信号，则在端口2叠加，而在端口1相互抵消。利用此关系可构成输入输出端口具有良好匹配性能的电调衰减器。图1中在端口3、4接PIN二极管，加正偏压时，PIN等效为电阻R f，再串联50Ω电阻R，用微带短路器进行微波接地。则

Pi型衰减器设计

低成本的表面贴PIN管的Pi型衰减器简介模拟衰减器在射频以及微波网络方面得到了很广泛的应用。无论是采用砷化镓微波集成电路（GaAs MMICs）还是采用PIN管的网络，它们都是通过电压来控制射频信号的功率的。在商业应用中，比如蜂窝电话网，个人通信网络，无线局域网以及便携式无线电等，衰减器的造价是设计中的一个重要因素。本文描述了一种利用塑胶封装的表面贴片设计的低造价、宽频带的PIN管Pi型衰减器。背景图1描绘了基本的Pi型衰减器以及它的设计方程。调整分流电阻R1和串联电阻R3以满足衰减值A=20 log(K)，同时提供与系统特性阻抗匹配的输入输出阻抗。当PIN管工作在高于其截止频率fc（见附录A）时，它可以用作为流控可变电阻。故可用三个PIN管代替Pi型电路中的固定电阻来构造一个可变衰减器。作为一个例子，图2给出了一个由三个PIN管构成的衰减器，这个电路在10MHZ到500MHZ的频率范围内有良好的性能。然而，在Pi型电路中用三个PIN 管作为三个可变电阻导致了网络的不对称，这就使偏置电路相当复杂。

4个PIN管组成的Pi型衰减器如图3，如果用两个PIN管来代替电阻R3，会有很多好处。首先，由于网络的最大隔离度是由串联的PIN管决定的，用两个PIN管取代一个管子将提高衰减的最大值，或是在一定的衰减量下使频率上限增加一倍。第二，代替串联电阻的两个PIN 管180度反相工作，使得偶数阶的非线性产物得以抵消。第三，构成的衰减器网络是对称的，而且偏置电路非常简单。V+是一固定电压，Vc是控制网络衰减量的可变电压。采用两个串联PIN管代替一个管子的唯一负面影响就是导致插损的轻微增加，合计小于0.5dB。R1和R2分别作为串联PIN管D2和D3的偏流电阻，它们必须做得足够高以减小插损；然而，如果它们作得太高，就需要非常高的控制电压Vc。如果设计者不需要很大的带宽的话，可以通过在R1和R2及RF线之间加装一些扼流圈来改善插损特性，这些电感可以降低网络射频部份的电阻。R3和R4的选择视具体的PIN管而定；选择合适的话，它们将在串联与并联的PIN管之间提供

可变光衰减器的闭环控制设计(自动衰减控制和自动功率控制)

可变光衰减器的闭环控制设计（自动衰减控制和自动功率控制）在密集波分复用（DWDM）网络中实现紧密的信道间隔需要精确控制频谱发射和功率。这需要连续监视和调整网络元素，例如传输激光源，光学插件，光放大器和可变光衰减器（VOA）。这些最后的元素通常用于调整DWDM频谱的功率电平，以最大限度地减少串扰并保持所需的信噪比。例如，VOA可以与级联掺铒光纤放大器（EDFA）有助于均衡放大器的非均匀增益与波长分布，提高线性度并增强整个系统的控制。递归测量和控制算法可用于提供快速准确的动态闭环控制，从而确保可重复性并最大限度地减少生产校准和修整。对数放大器前端调节宽范围输入信号，从而允许在下游使用分辨率较低，成本较低的信号处理元件。经典混合信号解决方案经典解决方案结合了线性跨阻抗放大器（TIA）和高分辨率信号处理，以测量和控制VOA的吸光度。起初，由于TIA前端的低成本，这似乎是一个有吸引力的解决方案。然而，TIA是线性的，因此计算VOA上的分贝（对数）衰减需要对测量信号进行后处理。以数字方式执行，这需要浮点处理器来处理计算中涉及的除法和取幂过程。或者，可以使用在生产校准期间生成的穷举查找表来执行基于整数的处理。这两种方法通常都需要具有至少14位分辨率和中等高处理器速度的模数转换器，以最小化由固有处理开销导致的测量延迟。选择线性TIA前端所寻求的成本优势通常被获得测量信号和计算衰减所需的更高价格的转换器和处理器的成本所淹没。如果在生产测试期间需要生成冗长的查找表，则会产生额外的成本（和生产延迟）。可变光学衰减器的自适应控制图1说明了围绕自适应控制的VOA应用的这种经典解决方案。放大后的信号经过低通滤波，有助于降低测量噪声。然后将滤波的信号数字化并计算衰减器的吸光度。如果使用线性放大将测量的光电流转换为比例电压，则需要计算测量信号的比率，然后进行反幂运算，乘以计算VOA的实际吸光度。如果探测器前端的响应度和跨阻抗增益相等，那么

射频电路设计公式

射频电路设计对特性阻抗Z的经验公式做公式化处理，参见P61 波阻抗公式： E H =Z= μ/ε=377Ω? 相速公式： v=ω β = 1 εμ 电抗公式： Xc= 1 Xl=ωL 直流电阻公式： R= l σS = l πa2σ 高频电阻公式： R′=a R 高频电感公式： L=R′ω 趋肤厚度公式： δ= 1πfμσ 铜线电感实用公式： L′=R a πfμσ= 2l 2 ? 1 πδμσ= 2l μ0/πσf= 1.54 f uH 高频电容公式： C=εA d 高频电导率： G=σA = ωεA = ωC 电容引线电感经验公式： L′=Rd?a πfμ.σ= 2lμ. = 771 f nH

电容引线串联电阻公式： R′=R?a 2δ = 2l 2πaσ πfμ.σ= l a μ.f πσ =4.8 fμΩ 电容漏电阻： R=1 G = 1 2πfC?tanΔ = 33.9exp6 f MΩ TanΔ的定义： ESR=tanΔωC 空气芯螺旋管的电感公式： L= πr2μ.N2螺旋管的电容： C=ε.?2πrN?2a l N =4πε.? raN2 l 微分算符的意义： ? x= 0? ? ?z ? ?y ? 0? ?? ? ?y ? ?x 电容，电感，电导，电阻的定义： C=εw d L= d G= σw R= d σw 特性阻抗表达式：

Z=L C 若是平行板传输线： Z=μεd w 关于微带线设计的若干公式： w/h < 1时， Z= Z. 2π ε′ 8? w + w 4? 其中， Z.=376.8Ω ε′=εr+1 + εr?1 1+ 12h? 1 2 +0.041? w2 w/h>1时 Z= Z. ε′? 1.39+ w h+ 2 3ln w h+1.444 其中， ε′=εr+1 + εr?1 1+ 12h? 1 2 如何设计微带线w/h<2时： w h = 8e A e2A?2 其中， A=2πZ Z. εr+1 2 + εr?1 εr+1 0.23+ 0.11 εr w/h>2时： W =2 (B?1?ln2B?1+ εr?1 (ln B?1 +0.39? 0.61 )) 其中， B= Z.π2Zεr 反射系数的定义：

光衰减器的原理及应用

光衰减器的原理及应用作者：钱青、唐旭东日期：2006-1-6 （上海光城邮电通信设备有限公司）光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。由于其比传统的其他通信方式有着巨大的优势，随着信息技术的不断发展和信息化进程的加快，光纤及其光器件的使用范围越来越广，如光纤通信系统、光纤数据网、光纤CATV 等。信号无论在哪种传输介质中传输都会有损耗，这种损耗可以定义为信号的衰减。光通信中光纤衰减的特性用衰减系数α表示，光信号在光纤中传输时，其功率P 随着传输距离的增加按指数形式衰减，即 = -αP 设起始处（z=0）的信号光功率为P(0)，则在光纤中经过距离z 的传播后，其值为衰减系数 α= ln 在同一种介质中传输时，信号的衰减系数比较稳定，一旦介质有所转换，衰减就有突变。在通常情况下，我们都希望传输线的损耗越小越好，但在有些情况下，由于信号源及传输距离的不确定，线路中的信号强度可能过大，这就需要采取某种措施减小信号。光衰减器就是这样一种用于消除线路中过大信号的器件。一、光纤衰减的特性要研制光衰减器，首先要了解光纤传输的基本特性。光在光纤中传输，是通过全反射的原理，确保光不外泄。如图1所示全反射临界入射角为θc ，αc 为临界传播角，纤芯的折射率为n 1，包层的折射率为n 2。图1 光纤内部光传输为满足光线在纤芯内的全反射条件，要求n 1>n 2。αc 是光线发生全发射时与光纤纵向轴线之间的夹角，有 αc =arcsin ?????????n n 1212 dP dZ P(z) P(0) 1 Z sin θc = n 1 n 2

2016年《射频电路设计》实验

实验三RFID标签的设计、制作及测试一、【实验目的】在实际的生产过程中，RFID电子标签在设计并测试完成后，都是在流水线上批量制造生产的。为了让学生体会RFID标签天线设计的理念和工艺，本实验为学生提供了一个手工蚀刻制作RFID电子标签的平台，再配合微调及测试，让学生在亲自动手的过程中，不断地尝试、提炼总结，从而使学生对RFID标签天线的设计及生产工艺，有进一步深刻的理解。二、【实验仪器及材料】计算机一台、HFSS软件、覆铜板、Alien Higgs芯片、热转印工具、电烙铁、标签天线实物，UHF测试系统，皮尺三、【实验内容】第一步（设计）：从UHF标签天线产品清单中，挑选出一款天线结构，或者自己设计一款标签天线结构，进行HFSS建模画图第二步（制作）：将第一步中设计好的标签模型用腐蚀法进行实物制作第三步（测试）：利用UHF读写器测试第二步中制作的标签实物性能四、【实验要求的知识】下图是Alien（意联）公司的两款标签天线，型号分别为ALN-9662和ALN-9640。这两款天线均采用弯折偶极子结构。弯折偶极子是从经典的半波偶极子结构发展而来，半波偶极子的总长度为波长的一半，对于工作在UHF频段的半波偶极子，其长度为160mm，为了使天线小型化，采用弯折结构将天线尺寸缩小，可以适用于更多的场合。ALN-9662的尺寸为70mm x 17mm，ALN-9640的尺寸为94.8mm x 8.1mm，之所以有不同的尺寸是考虑到标签的使用情况和应用环境，因为天线的形状和大小必须能够满足标签顺利嵌入或贴在所指定的目标上，也需要适合印制标签的使用。例如，硬纸板盒或纸板箱、航空公司行李条、身份识别卡、图书等。 ALN-9662天线版图 ALN-9640天线版图

可调光衰减器参数的测量实验

姓名：吴孟杰班级：光信科0902班学号：0120914430215 可调光衰减器参数的测量实验处理一．数据处理输入功率P1’=-10log1015.30 uw 1 mw =18.15 dBm 同理求得：P2’=18.15 dBm P3’=18.19 dBm P4’=18.12dBm P5’=18.13dBm 输出功率Po1’=-10log104687nw 1 mw =23.29 dBm 同理求得：Po2’=26.92 dBm P3’=30.61 dBm P4’=33.22dBm P5’=39.98dBm 同理求得：衰减量a1（dB）=Po1-P1’=23.29(dBm)-18.15(dBm)=5.14 dB 衰减量a2（dB）= Po2-P2’=26.92(dBm)-18.15(dBm)=8.77 dB 衰减量a3=12.42 dB a4=15.10dB a5=21.85 dB 二．实验小结本次实验主要测试光衰减器的量程，在旋转光衰减器的过程中，光的衰减不断的增大，这样便得到了量程。实验操作简单，但是通过实验了解了光衰减器的作用，主要功能是用来减低或控制光信号，可以是光按照需求衰减，可实现量化操作，量程也是固定的，调节光线路电平，其本身结构也简单，每一种型号的光衰减器只能衰减特定范围内的光波信号。三．思考题 1.单位dBm与dB的关系如何？ dBm是一个功率单位，定义的是在输入功率为1mw的情况下的相对增益， Po=-10log10Pi 1mw （dBm），dB也是一个功率单位，其数学表达式为-10lg Po pi (dB)，他们之间的运算关系是dBm-dBm=dB，因为从数学表达式上看： log10 P1 1mw（dBm）?log10 P2 1mw（dBm）=log10 P1 P2（dB）

Pin衰减器研究

PIN 管电调衰减器设计一．概述本文描述了PIN 管电调衰减器的技术指标、工作原理和功能，内容涉及电路设计方法分析，关键器件选型，计算机仿真设计，并结合成本与设计难度等因素，给出了初步的设计方案。 1．引言偏流控制的可变衰减器是重要的微波控制器件，主要用于电路系统的自动增益控制、功率电路的电平控制、放大器增益变化的温度补偿以及收、发电路的隔离保护等。而电调衰减器的关键器件是PIN 二极管，它开路和短路特性好、控制速度快、微波损耗小、可控功率容量大，因此在射频高功率电路中经常采用PIN 管。 2．技术指标工作频带 1930~1990MHz 衰减动态范围 0~20dB 插入损耗 1.5dB 回波损耗 <-14dB 衰减平坦度 1dB 二． PIN 管基本特性电调衰减器的关键器件是PIN 二极管，它主要是利用PIN 管的特性来工作的。 PIN 管在射频信号与直流偏置同时作用时，其所呈现的阻抗大小主要决定于直流偏置的极性及其量值，而几乎与射频信号的幅度无关。因此PIN 管可以用很小的控制功率来控制很大的射频信号功率。 .PIN 管在正向偏置时的等效电路如图1所示： s R 的值很小，约在1欧姆左右；j C 为节电容；而j R 的数值与偏置电流有关，当偏置电流为零时，j R 阻值呈现高阻抗，随着正偏电流的增大，j R 很快下降，当正偏电流继续增大时， j R 继续减小并趋近于零。利用PIN 管正向电阻随偏置电流变化的特性，便可做成各种类型的电调衰减器。电调衰减器按产生衰减的物理原因可分成两类：反射型和吸收型。在反射型衰减器中，衰减主要由PIN 管的反射形成；在吸收型衰减器中，衰减则主要由PIN 管的损耗形成。 j R j C s R