功率衰减器参数及检测
衰减器、限幅器和滤波器
衰减器、限幅器和滤波器频谱分析仪在实际操作中有两种工作方式：一种是通过天线耦合的开路测量，另一种是电缆连接的闭路测量。
在开路测量中，常用的配件是各类测量天线和信号放大器。
在闭路测量中，常用的配件是衰减器、连接器（转接头）、滤波器和测试电缆。
今天，我们来看一看衰减器、限幅器和滤波器。
衰减器衰减器是频谱仪最常用的配件。
衰减器的作用是减小信号幅度。
频谱仪是高灵敏度仪器，虽然其内置可变衰减器，但不支持大功率信号直接输入。
频谱仪内置的衰减器会与仪器内部增益联动，一般来说，外置的衰减器更好用。
一般的频谱仪推荐的输入信号功率范围是-10 ～-20dbm，过高的输入电平会使频谱仪失真，影响测量准确度。
频谱仪输入端口标称的警告输入电平为损坏电平，高于此电平的信号进入频谱仪会损坏仪器。
为了使较高的电平信号能满足频谱仪输入信号的幅度要求，需要串联衰减器，以降低输入信号的幅度。
衰减器能成倍降低输入信号的幅度，将多余的能量转化为热量，所以大功率衰减器都配有厚重的散热片。
衰减器分为可调衰减器和固定值衰减器两大类。
可调衰减器大多用于科研，其衰减量可以调节，相当于多个固定值衰减器。
固定值衰减器的衰减量不可调节，固定值衰减器的有适配大功率的产品，可承受较大的输入功率，是日常应用较多的衰减器。
固定值衰减器的主要指标参数是衰减量、承受功率、工作频率范围、接口规格、输入阻抗。
大功率固定值衰减器与小功率固定值衰减器各有所长，大功率固定值衰减器可以承受较大的功率（见图1）；小功率固定值衰减器体积较小（见图2），可直接安装在频谱仪输入端口上，免去连接电缆，没有插入损耗。
在小功率固定值衰减器中有高精度产品，在很宽的频率范围内可保持微小的衰减波动。
在大多数测量场合，大功率固定值衰减器和小功率固定值衰减器会组合使用。
图1 大功率衰减器图2 小功率衰减器若无线电爱好者想要打造一间工作室，笔者建议选购一个大功率衰减器和几个小功率衰减器。
大功率衰减器的衰减量一般为20 ～50dB，在日常应用中，输入功率越大，衰减量也越大，衰减器的功率不小于实际输入信号的功率最大值。
恒达微波矩形波导固定衰减器产品手册说明书
1.14波导衰减器【产品简介】波导衰减器是波导系统的基础性元件。
波导衰减器可吸收波导传输线中的能量，主要用于微波系统的去耦匹配、电平控制和采用高频替代法测量时设置参考电平。
【型号描述】标准矩形波导固定衰减器，波导管型号BJ100，法兰盘为FBP/FBM（两端都为FBP时缺省），衰减量为30dB，材料为铝（材料为铜时缺省）。
端口2法兰类型：M=F B M100端口1法兰类型：P=F B P100波导管型号：B J100衰减量：A t=30d B产品类型：矩形波导固定衰减器恒达微波材料：铝H D-100W F A30P M A【产品类型】类型代码含义类型代码含义WFA波导固定衰减器WVA波导可变衰减器WHPCFA波导大功率固定衰减器WHPVA波导大功率可变衰减器WCFA波导耦合式固定衰减器WVPA波导精密极化衰减器1.14.1波导固定衰减器Port 1Port 2衰减值驻波比3dB.、6dB≤1.25~1.3510-30dB≤1.15【标准产品数据表】产品型号频率范围(GHz)驻波比可选衰减量…(dB)法兰材料涂覆HD-3WFA…0.32-0.49≤1.253~30FDP铝氧化HD-4WFA…0.35-0.53≤1.253~30FDP铝氧化HD-5WFA…0.41-0.62≤1.253~30FDP铝氧化113产品型号频率范围(GHz)驻波比可选衰减量…(dB)法兰材料涂覆HD-6WFA…0.49-0.75≤1.253~30FDP铝氧化HD-8WFA…0.64-0.98≤1.253~30FDP铝氧化HD-9WFA…0.75-1.15≤1.253~30FDP铝氧化HD-12WFA…0.96-1.46≤1.253~30FDP铝氧化HD-14WFA… 1.13-1.73≤1.253~30FDP铝氧化HD-18WFA… 1.45-2.20≤1.253~30FDP铝氧化HD-22WFA… 1.72-2.61≤1.253~30FDP铝氧化HD-26WFA… 2.17-3.30≤1.253~30FDP铝氧化HD-32WFA… 2.60-3.95≤1.253~30FDP铝氧化HD-40WFA… 3.22-4.90≤1.253~30FDP铝氧化HD-48WFA… 3.94-5.99≤1.253~30FDP铝氧化HD-58WFA… 4.64-7.05≤1.253~30FDP铝氧化HD-70WFA… 5.38-8.17≤1.253~30FDP铜镀银HD-84WFA… 6.57-9.99≤1.253~30FBP铜镀银HD-100WFA…8.20-12.40≤1.253~30FBP铜镀银HD-120WFA…9.84-15.0≤1.253~30FBP铜镀银HD-140WFA…11.9-18.0≤1.253~30FBP铜镀银HD-180WFA…14.5-22.0≤1.253~30FBP铜镀银HD-220WFA…17.6-26.7≤1.253~30FBP铜镀银HD-260WFA…21.7-33.0≤1.253~30FBP铜镀银HD-320WFA…26.5-40.0≤1.253~30FBP铜镀银HD-400WFA…32.9-50.1≤1.303~30FUGP铜镀金HD-500WFA…39.2-59.6≤1.303~30FUGP铜镀金HD-620WFA…49.8-75.8≤1.303~30FUGP铜镀金HD-740WFA…60.5-91.9≤1.353~30FUGP铜镀金HD-900WFA…73.8-112≤1.353~30FUGP铜镀金1.14.2波导耦合式固定衰减器波导耦合式固定衰减器是一种以全带宽高方向性低耦合频响的耦合器为基础的高精度宽带固定衰减器。
衰减器设计
Lumped-components
Ctrl+R旋转 器件
Simulation-S_param
练习：设计10dB П型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰减器。
A 1010 1 Rs Z 0 2 1 R p1 R p 2 Z 0 1
3. T型异阻式
A 1010 R 2 Z1 Z 2 p 1 a 1 Rs1 Z1 Rp 1 Rs 2 Z 2 a 1 R p 1 1 Z1 Z 2 s 2 1 1 a 1 1 R p1 Z 1 R s 1 1 1 a 1 1 R p 2 Z 1 R 2 s
例子：测衰减器在30MHz-3198MHz的插损、驻波和回损。
（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:A B》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。
3 衰减器的主要用途
(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。
射频功率衰减器电阻值的确定
4
Vin 96Ω 71Ω 96Ω Vout
(5)
例如：若输入输出阻抗为R0=50Ω，衰减为10dB的π型衰减器，计算如下：
图 3 阻抗 50Ω,衰减 10dB 的π型衰减器
4.2 T型衰减器的计算 与π型衰减器计 算方法类似，设信号源的输出阻抗和负载阻抗均为 R0，电压衰减 倍数为 AT=Vin/Vout，R2=R3=R，如图4所示，这样已知R0和AT，要确定R1和R的值。
Vin R R0 R Vout R1 R0 负 载
～
信 号 源
图4
T 型衰减器的计算
根据阻抗匹配条件，从Vin往右看对地阻抗等于信号源的输出阻抗R0，即：
R + R1 //( R + R 0) = R 0 （6）式也可以变成： R1 //( R + R 0) = R 0 − R
根据电压衰减倍数的要求：AT=Vin/Vout 因为:
射频功率衰减器电阻值的确定
江苏省电子信息产品质量监督检验研究院 屈仁超
摘 要 射频功率衰减器是无线电领域常用部件，本文主要介绍射频功率衰减器的典型形 式，以及确定衰减器电阻值的计算方法。 关键词 衰减 阻抗匹配 π型 T型 1 概述 射频功率衰减器广泛用于电子仪器的测量、电磁兼容测试、以及测量仪器内部的衰减，等 等，其性能的好坏直接影响测试的准确度和测量仪器的精度。因此，设计一个精密优良的射频 功率衰减器对无线电测量具有重要意义。 2 电路形式 射频功率衰减器一般采用电阻元件，有两种主要电路形式：π型和T型。如图1所示：
Vin R0 R1 R Vout R0 负 载
～
信 号 源
R
图 2 π型衰减器的计算
1
虚线框内是为了计算方便虚加的。这样已知R0和AT，要确定R1和R的值。根据阻抗匹配条 件，从Vin往右看对地阻抗等于信号源的输出阻抗R0，即：
50W-射频同轴衰减器
50W 射频同轴衰减器固定同轴衰减器、射频衰减器、高频衰减器、同轴衰减器、高功率负载、高功率衰减器同轴衰减器∙ 频率范围0至26.5GHz,高达2000W 功率 ∙ 应用于民用,军事,航天,空间技术等 ∙ 低插损,高隔离度,高功率 ∙可按客户要求订制生产常见射频同轴衰减器：50W 固定同轴衰减器指标参数：同轴衰减器DC-3G, DC-6G具体指标参数：50W同轴衰减器产品外形设计图：10W同轴衰减器外形实物图：关于同轴衰减器的用途：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，获得噪声系数和变频损耗，达到好的接收效果。
在微波接收机中，从而使衰减器实现自动增益控制，改善动态范围。
2、去耦元件：衰减器可作为振荡器与负载之间的去耦合元件。
3、相对标准：可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。
关于优译：优译创立于中国深圳市，注册资金2亿元人民币，是集军民用微波通信器件开发、设计与生产的一体化企业，产品远销海内外。
公司成立于2003年，依托产业优势，凭借过硬的专业技术，以国内、国际双规运营的经验模式，在微波通信行业赢得信誉和口碑，生产的产品频率范围从300KHz 至110GHz, 功率高可达20KW，广泛使用于民用、军事、航天、空间技术等领域。
优译公司始终秉承“诚信为先、顾客至上、科技更新、敢于创新”的经营理念，坚持以“技术优势为根本，以市场需求为导向”。
公司成立以来与国内外知名企业、院校、科研机构进行相互交流并深度合作，为产品开发研究奠定了技术基础。
公司在不断发展和壮大的同时，不断追求更加超越的企业品质，从专业化公司向多元化企业稳步迈进，欢迎来自世界各地的合作伙伴选择与我们合作，感受优译公司科技创业的力量，期待共同开创美好的明天！主要生产的产品：射频隔离器、环形器、衰减器、负载、合路器、功分器、电桥、滤波器、放大器等。
射频功率衰减器
Vout =
(2)
(3)
(4)
所以π型电路的计算公式为：
2
电子发烧友 电子技术论坛
AT + 1 R0 R= AT − 1 2 R1 = AT − 1 R 0 2 AT ⇒ 20 lgAT = 10dB AT ≈ 3.16 3.16 + 1 × 50Ω ≈ 96Ω R= 3.16 − 1 3.16 2 − 1 × 50Ω ≈ 71Ω R1 = 2 × 3.16
(8)
3
电子发烧友 电子技术论坛
⇒
R1 =
把（8）式代入（9）式
R0 2 − R 2 ( 9) 2R AT − 1 R0 2 − ( R 0) 2 2 AT AT + 1 R1 = R0 = 2 AT − 1 A T −1 2× R0 AT + 1
4
所以T型电路的计算公式为：
AT − 1 R = R0 AT + 1 R1 = 2 AT R 0 AT 2 − 1
( 10)
例如：若输入输出阻抗为R0=50Ω，衰减为10dB的T型衰减器，计算如下：
⇒ AT ≈ 3.16 20 lg AT = 10dB 3.16 − 1 R= × 50Ω ≈ 26Ω 3.16 + 1 2 × 3.16 R1 = × 50Ω ≈ 35Ω 3.16 2 − 1
Vin 26Ω 26Ω Vout
35Ω
图 5 阻抗 50Ω,衰减 10dB 的 T 型衰减器
4.3 π型衰减器与T型衰减器的比较 由以上计算可以看出，当衰减的分贝数较大时，在T型衰减器中R1将很小，由于受引线和焊 点的影响，阻值过小很难保证其精度，从而影响衰减的准确度。例如：输入输出阻抗为50Ω， 衰减为60dB时，T型衰减器中R≈50.1Ω，R1≈0.1Ω，而π型衰减器中R≈49.9Ω，R1≈25kΩ， 所以，当要求衰减较大时用π型衰减器较合适，一般衰减，π型衰减器和T型衰减器都适用。 5 结束语 衰减器可以组成级连形式，通过开关或继电器选择衰减量，以满足不同的衰减需要。射频 功率衰减器一定要进行屏蔽，并选用无感电阻，确保频响符合要求。为了承受相应的射频功率， 衰减器的电阻功率要有一定的余量。
什么是衰减器
什么是衰减器
作者：未知来源：网络点击数: 1545 日期：2007-6-26
衰减器一般是把大电压信号衰减到一定的比例倍数（一般指功率衰减），达到安全或理想的电平值，方便测试工作，尤其在射频和微波中运用广泛。
选择衰减器时的注意事项：
1、频响：即频率带宽，一般用兆赫兹（MHz）或吉赫兹（GHz）表示。
通用的衰减器一般带宽为5GHz左右，最高要到50GHz。
2、衰减范围与结构形式：
衰减范围指衰减比例，一般为3dB、10dB、14dB、20dB不等，最高可达110dB。
其衰减公式为：10lg(输出/输入)，例：10dB表征：输出∶输入=衰减倍数=10倍。
结构形式一般分两种形式：固定比例衰减器与步进比例可调衰减器。
固定衰减器是指在一定频率范围固定比例倍数的衰减器。
步进衰减器是以一定固定值（例1dB）等间隔可调比例倍数的衰减器，又分为手动步进衰减器和程控步进衰减器。
3、连接头形式和连接尺寸：
连接头形式分为BNC型、N型、TNC型、SMA型、SMC型等，同时连接头形状具有阴、阳两种。
连接尺寸分为公制与英制形式，以上根据使用要求决定；如果连接头的型式多样需要连接，可以配用相应的连接转换头，例：BNC转N型头等。
4、衰减指标：
衰减指标，有多方面的要求，主要有以下几方面：衰减精度、承受功率、特性阻抗、可靠性、重复性等。
第4讲 功率衰减器
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。下面介绍各种衰减器的原理和 设计方法。
第4章 功率衰减器 4.1.3 衰减器的主要用途 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。
Rp
1 Z1 Z 2 87.14 2
1
1 a 1 1 R p1 77.11 Z 1 R s 1 Rp2 1 a 1 1 207.45 Z 1 R s 2
1
第4章 功率衰减器 步骤二: 利用Microwave Office仿真衰减器特性。 由上述计算结果画出电路图,如图4-7所示,仿真结果如
第4章 功率衰减器 4.1.2 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
图4-5 Π 型同阻式固定衰减器电路图
第4章 功率衰减器 仿真结果如图4-6所示。
图4-6 仿真结果
第4章 功率衰减器 设计实例三： 设计10dBП型异阻式（Z1=50 Ω,Z2=75Ω）固定衰减
器。
步骤一: 异阻式集总参数衰减器A=-10 dB,由公式 (4-9)计算元件参数: A 1010 0.1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 / 5
功率衰减器参数与检测
TP-LINK 内销PE 李悦
一、概述
在无线系统测试中常常需要对从一个设备到另一个设备的信号进行衰减。
例如，射频发射机测试中，涉及的功率等级常常从几瓦到几百瓦甚至上千瓦，这么大功率的信号必须得经过衰减以后才可以连接到大部分的测试设备中，否则会对测试设备有损害。
一种叫做衰减器的简单电路常常能用来减少信号幅度，而且衰减器不但可以把信号电压衰减到一定值还可以对阻抗值进行变换。
衰减器的技术指标包括衰减器的工作频带、衰减量、功率容量、回波损耗等。
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；衰减量是指输入信号与输出信号功率的对数值之差；功率容量就是衰减器正常工作时能够承受的最大功率损耗，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；回波损耗指的是传输信号被反射到发射端的比例，可以用驻波比来形容，对于功率衰减器，要求其两端的输入输出驻波比应尽可能小；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。
二、两个重要指标
进行衰减器设计时，最基础的两个指标要求如下：
2.1衰减量
无论构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二端口网络来描述衰减器。
图中,信号输入端的功率为P 1，而输出端的功率为P 2，衰减器的功率衰减量为A（dB）。
若P 1、P 2以分贝毫瓦（dBm）表示,则两端功率间的关系为：
即：
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。
2.2阻抗匹配
利用电阻构成的T 型或П型网络实现集总参数衰减器，通常情况下，衰减量是固定的，且由三个电阻值决定。
两种电路拓扑下图所示。
图中Z 1、 Z 2是电路输入端、 输出端的特性阻抗。
T 型功率衰减器； π型功率衰减器
1
2()
()10lg ()
P mW A dB P mW
=
(a )(b )Port ‐2 P2
Port ‐1 P1 ()()()21P dBm =P dBm -A dB
对衰减器输入而言，输入阻抗要与信号源的输出阻抗匹配；对衰减器输出而言，输出阻抗要与负载阻抗匹配。
由于射频功率衰减器一般不需要进行阻抗变换，所以，输入阻抗、输出阻抗、负载阻抗和信号源输出阻抗都相等。
大部分测试设备常常具有特定的输入阻抗。
比如，许多的无线通信测试设备的特性阻抗为50Ω 而视频设备的特性阻抗为75Ω。
三、衰减参数计算
由于低频或直流情况下衰减器为纯电阻的二端口网络，故2.2中T 型或π型可以相互转换，以T 型为例对其参数进行推导，其过程如下：
首先，设Rs 1=Rs 2=Rs，Z 1=Z 2=Z=R，根据其输入匹配特性，从左边看进去的输入电阻应该等于R，所以可得：
再由输入电压和输出电压的关系可得：
由式（1）和（2）可以解得：
同理，可以算得π型衰减器的S P R R 和参数值：
又由于 且输入输出阻抗相等，所以：
由（3）、（4）和（6）可得：
()//S P S R R R R R ++=()()()O
S
O O S S I P U R R U U R R R R U R R R
++++=(1)(2)(3)P 2121()1I I O O
S I I O O
U U U U R R R R
U U U U −==+− 和 2P 1()112I I O O S I I O O
U U U U R R R R U U U U +−==− 和 (4)
1
2()
()10lg ()P mW A dB P mW =12()()10lg 20lg ()I
O P mW U A dB P mW U ==(5)2010A
I
O
U K U ==(6)
2P 11
12S
K R K K R
K +=−−=P 21121S K R R K K R R K −=+=−
3 / 5
对于衰减器，在实际测量时无法量出内部的Rs 和Rp 值。
故需要将其转换成两个容易测量的电阻量，设前后轴心间的阻值为R1，轴心和外表面间阻值为R2，如下图所示。
以T 型为例，R1与R2大小如下：
四、衰减参数计算
为方便检查衰减器的衰减值是否正常，需要制定一张衰减值与R1和R2间的关系表，如下所示：
A(dB) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 R1(Ω) 0.576 1.151 1.727 2.302 2.877 3.453 4.027 4.601 5.176 5.750R2(Ω) 4343 2172 1448 1087869.5725.0621.8544.4484.3 436.2
A(dB) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0R1(Ω) 5.750 11.46 17.10 22.6328.0133.2338.2543.0547.62 51.95R2(Ω) 436.2 221.0 150.5 116.196.2583.5574.9368.8464.40 61.11
A(dB) 11.0 12.0 13.0 14.015.016.017.018.019.0 20.0R1(Ω) 56.03 59.85 63.42 66.7369.8072.6475.2577.6479.82 81.82R2(Ω) 58.63 56.73 55.28 54.1553.2752.5852.0451.6151.28 51.01
A(dB) 21.0 22.0 23.0 24.025.026.027.028.029.0 30.0R1(Ω) 83.63 85.28 86.78 88.1389.3590.4591.4592.3493.15 93.87R2(Ω) 50.80 50.64 50.50 50.4050.3250.2550.2050.1650.13 50.10
A(dB) 31.0 32.0 33.0 34.035.036.037.038.039.0 40.0R1(Ω) 94.52 95.10 95.62 96.0996.5196.8897.2197.5197.79 98.02R2(Ω) 50.08 50.06 50.05 50.0450.0350.0350.0250.0250.01 50.01
A(dB) 41.0 42.0 43.0 44.045.046.047.048.049.0 50.0R1(Ω) 98.23 98.42 98.59 98.7598.8899.0099.1199.2199.29 99.37R2(Ω) 50.01 50.01 50.01 50.0050.0050.0050.0050.0050.00 50.00
122P 2
122111
S S K R R R K K R R R R K −==++=+=−2010;50;
A
K R ==ΩR 2
附：阻值与衰减对应关系图如下
5 / 5。