衰减器课程设计的基本原理及电路图
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。
图5.1-20 可变T型衰减器采用这种可变衰减器电路的优点是，电路中只有两个可变化部分而可变T型号或可变X 型衰减将有三个可变部分），而且R为固定电阻，可以避免因旋钮换档时，由于旋钮触点接触不良而引起电路中断现象。
衰减器课程设计的基本原理及电路图
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1211221-=+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-= -RR CC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；2010A 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 。
桥T型衰减器的设计与分析解读
姓名班级学号实验日期节次教师签字成绩桥 T 型衰减器的设计与分析1.实验目的（1）熟练进行实验室实验设备的使用，提高仪器使用能力。
（2）了解桥 T 型衰减器的工作原理及作用。
（3）学习用 orCAD 仿真寻找最佳参数。
（4）学会用电阻 Y- △等效变换分析电路。
（5）提高自主设计能力，综合运用所学知识解决实际问题。
2.总体设计方案或技术路线利用桥 T 型电路负载R L上的输出电压U总是小于输入电压U S的原理，调节负载电阻R L的阻值，从而得到衰减程度不同的输出电压，构成衰减器电路。
（ 1 ）利用电阻Y- △等效变换，从理论上计算电阻R1、 R2 、 R L满足什么关系时，有U 0.5Us 。
以理论计算确定的电阻及电源参数，利用orCAD 进行仿真实验，从仿真结果验证理论计算的正确性，并通过操作实验进行对比验证。
（2）利用电阻 Y- △等效变换，从理论上计算电阻R1、 R2、 R L满足什么关系时，有输出电阻 R O R L。
利用orCAD进行仿真实验，从仿真结果验证理论计算的正确性，并通过操作实验进行对比验证，计算出此时电压比U 的值。
U S（3）改变R L的值，测量并计算出不同阻值下U 的值，并绘制出U~ R L的变化曲线，U S U S 探究衰减程度与负载阻值的关系。
（4）衰减系数为衰减器的一项重要指标，其衰减公式为：20 lg U S，单位为 dB。
对于U（2），计算不同参数下衰减器的衰减比例。
对于（3）计算不同参数下衰减器的衰减比例，并绘制出 20 lg US ~ RL的曲线，探究衰减系数与负载阻值的关系。
U3.实验电路图经 Y- △变换：其中R33R14.仪器设备名称、型号（1） TFG2000 型函数信号发生器（2）可编程线性直流电源（3）电阻箱一台（4）电阻若干（5）数字万用表（6） Fluke 190-104 型示波表（7） Fluke i30s 电流钳表（8）交直流实验箱（9）导线若干5.理论分析或仿真分析结果1、根据 Y- △变换公式，理论证明得对于桥T 型衰减器，当3R1 R2 R L R2 3R1 R L 时， U 0.5Us 。
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。
实验二 衰减器设计
转化为［S］矩阵为：
a11 a12 a21 a22 s11 a a a a 11 12 21 22 a11 a12 a21 a22 s22 a a a a 11 12 21 22 2 s 21 a11 a12 a21 a22 s 2(a11a12 a12a21 ) 12 a11 a12 a21 a22
1 Rp的传输矩阵： a 2 1 / R p
0 1
0 1 Rs1 a11 a12 1 Rs1 1 a 0 1 1 / R 1 0 1 p a21 a22 1 Rs1 / R p 2 Rs1 R / R p 1/ R 1 Rs1 / R p
控制信号
Hale Waihona Puke 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
指示灯
↓ →
亮度
显示器
←
菜单 输出 输入A 输入B
复位 执行
示例：测失配负载在800～1000MHz的驻波比，每隔 10MHz测一点，共测21点。
1. 开机时或复位后出现的就是主菜单，光标在底部《校：×× 》处闪 动， 2. 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 》。 3. 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 》。 4. 按一下〖↓〗键，使光标到《BF》下，按〖→〗或〖←〗键，使出 现《BF：0800.0MHz》。 5. 按一下〖↓〗键，使光标到《⊿F》下，按〖→〗或〖←〗键，使出 现《⊿F：0010.0MHz》。 6. 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》。 7. 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 》。 8. 按一下〖↓〗键，使光标到《测：A B 》下，若A下为《 回损 》， 则往下进行，否则按〖→〗或〖←〗键，使A下出现《 回损 》。
衰减器原理
衰减器原理
1.衰减器
衰减器是电子电路中用来减小信号幅度、减弱信号总量的器件，
其可将高幅度、宽动态范围的音频大信号压缩为细小的把握，被广泛
应用在各类音频设备中，它的作用是可以选择性地控制各支路间信号
的强度。
2.衰减器原理
衰减器一般由两个选择空间、四个电阻元件以及传输线组成，其中，两个选择空间通过操作可以设定衰减比，典型的衰减比可以是1:1、1:2、1:4等，而电阻元件则可以改变衰减比的大小，具体的衰减比改
变则由电阻元件之间的电路结构来决定。
至于传输线则由连接两个选
择空间的实际线路来提供，这种传输线起着将输入到衰减器的信号转
换成满意输出信号的作用。
3.衰减器性能
衰减器的性能取决于电阻元件和传输线组件的材料质量，正确设
置衰减器可以使信号传输损失至最低，输出信号的衰减变化幅度也是
很小的。
此外，另外一个重要的性能指标是衰减器的噪声，一般情况下，噪声越小，衰减器性能越好；由于传输线的材料品质，可能会造
成一定的噪声产生。
4.衰减器应用
衰减器主要应用于各种音频设备，它可以控制支路间信号的强度，其作用是将音量以合理的幅度改变。
并且，衰减器可以将高质量的声
音信号衰减至可靠的范围，以致其音质、动态特性可自由控制，从而
避免音量增大过多损坏音频器件。
此外，衰减器还可以应用在其他的
一些回路中，允许对输出信号的幅度和功率有效控制和衰减。
衰减器的原理
衰减器的原理
衰减器是一种用于控制信号强度的器件，它在电子电路中起着非常重要的作用。
衰减器的原理主要是通过消耗信号的能量来实现信号强度的控制，从而达到调节信号强度的目的。
衰减器的原理可以通过以下几个方面来解释：
首先，衰减器内部通常包含有阻抗匹配网络和可变衰减元件。
阻抗匹配网络的
作用是将输入和输出端口的阻抗进行匹配，以确保信号能够有效地传输。
可变衰减元件则可以通过调节其阻值来控制信号的衰减程度。
其次，衰减器的原理还涉及到信号的能量损耗。
当信号经过衰减器时，会在其
中产生能量损耗，这会导致信号的强度减小。
衰减器内部的可变衰减元件可以通过改变其阻值来调节信号的能量损耗，从而实现对信号强度的控制。
另外，衰减器的原理还与衰减器的类型有关。
在实际应用中，衰减器可以分为
固定衰减器和可变衰减器两种类型。
固定衰减器的衰减值是固定不变的，而可变衰减器可以通过外部控制手段来实现对衰减值的调节。
衰减器的原理还包括了信号的传输特性。
在衰减器中，信号的传输是通过传输
线来实现的。
传输线的特性会对信号的衰减产生影响，因此在设计衰减器时需要考虑传输线的特性对信号的影响。
总的来说，衰减器的原理是通过阻抗匹配网络和可变衰减元件来控制信号的衰
减程度，从而实现对信号强度的调节。
衰减器的原理涉及到信号的能量损耗、衰减器的类型和信号的传输特性等方面，是电子电路中非常重要的一部分。
通过对衰减器原理的深入理解，可以更好地应用衰减器来满足不同场合对信号强度的要求。
反相衰减器电路
反相衰减器电路反相衰减器电路是一种常用的电子电路，用于对输入信号进行衰减和反相处理。
它由一个放大器和一组电阻组成，可以实现对输入信号的放大和控制。
本文将从原理、设计和应用三个方面介绍反相衰减器电路。
一、原理反相衰减器电路的基本原理是利用放大器的负反馈作用和电阻的分压特性来实现对输入信号的衰减和反相处理。
具体而言，放大器的负反馈可以使得输入和输出之间的差别被放大器自动补偿，从而实现输入信号的放大；而电阻的分压特性可以通过选择适当的电阻比例来实现输入信号的衰减。
通过合理设计电路参数，可以实现对输入信号的精确控制和调节。
二、设计反相衰减器电路的设计需要考虑几个关键因素：放大倍数、衰减量和频率响应。
放大倍数决定了输入信号经过电路后的增益大小，可以根据需要选择合适的放大倍数；衰减量决定了输入信号经过电路后的衰减程度，可以通过选择合适的电阻比例来实现；频率响应决定了电路对不同频率信号的处理能力，可以通过选择合适的放大器和电阻参数来实现。
在设计反相衰减器电路时，首先需要选择合适的放大器。
放大器的增益范围和输入输出阻抗要与应用场景相匹配。
然后根据需要确定衰减量，选择合适的电阻比例。
最后，根据频率响应要求选择合适的放大器和电阻参数。
三、应用反相衰减器电路在实际应用中有广泛的用途。
以下是几个常见的应用场景：1. 降噪电路：反相衰减器电路可以将噪声信号进行衰减和反相处理，从而实现降噪效果。
2. 音频处理：反相衰减器电路可以对音频信号进行放大和控制，用于音频放大器、音响系统等设备。
3. 信号调节：反相衰减器电路可以对输入信号进行精确的调节和控制，用于测量仪器、调试设备等场合。
4. 电子滤波器：反相衰减器电路可以与电容、电感等元件组合成电子滤波器，用于对特定频率范围的信号进行滤波。
需要注意的是，反相衰减器电路在设计和应用时需要考虑电压、电流和功率的限制，以确保电路的稳定性和可靠性。
此外，还需要注意信号的幅度、频率和相位等特性，以满足实际需求。
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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
Rc1/Rc2 20 15 10 9 8 7 6
5
4
3
2
1
衰减量
39.49 29.49 19.49 17.48 15.48 13.48
11.48
9.47
7.46
5.45
3.41
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
Ω
=-⨯=-=Ω=+-=+-=107.2311184.31184
.3215012277.15611184.31
1184.3150112221N N R R N N R R C C
（3）电路及仿真结果
图5. 由倒L-T 型构成的800-150 30dB 衰减器
（仿真电路：衰减器L-T 800-150 30dB.ewb ）
例2. 设计一衰减器，匹配于信号源内阻R S -600欧与负载电阻R L =75欧之间，其衰减量为30dB 。
选用一节倒L 型和一节对称桥T 型组成衰减器，如图6所示。
（1）倒L 型电路计算：
（2）桥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=31.62/15.48=2.04 计算R 1和R 2
R 1=Rc(N 2-1)=75×(2.04-1)=78.18Ω R 2=Rc/(N 2-1)=75/(2.04-1)=71.95Ω （3）电路及仿真结果
48.1560075111118.8075600600
7525.561)75600(600)(1
1121211222111=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛--=Ω
=-=-=Ω=-⨯=-=--C C C C C C C C C R R N R R R R R R R R R
图6. 由倒L和桥T型组成的600-75 30dB衰减器
（仿真电路：衰减器L-BrgT 600-75 30dB）
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，由桥T型衰减器构成比较方便。
可变桥T型衰减器的电路结构如图7所示。
图7 可变T型衰减器
采用这种可变衰减器电路的优点是，电路中只有两个可变化部分，而可变T型或可变∏型衰减将有三个可变部分），而且R为固定电阻，可以避免因旋钮换档时，由于旋钮触点接触不良而引起电路中断现象。
例：设计一个可变桥T型衰减器。
各档衰减值分别为10、20、30dB，特性阻抗Rc=600欧。
解: 计算各档电阻值
(1)10dB N1=3.162
Rs1=Rc*(N1-1)=600*(3.162-1)=1297.37Ω
Rp1=Rc/(N1-1)=600/(3.162-1)=277.49 Ω
(2)20dB N2=10
Rs2=Rc*(N2-1)=600*(10-1)=5400 Ω
Rp2=Rc/(N2-1)=600/(10-1)=66.67 Ω
(3)30dB N3=31.62
Rs3=Rc*(N3-1)=600*(31.62-1)=18373.67 Ω
Rp3=Rc/(N3-1)=600/(31.62-1)=19.59 Ω
(4) 计算各档电阻值
R11=Rs1=1297.37 Ω
R12=Rs2-Rs1=5400-1297.37=4102.63 Ω
R13=Rs3-Rs2=18373.67-5400=12973.67 Ω
R23=Rp3=19.59 Ω
R22=Rp2-Rp3=66.67-19.59=47.08 Ω
R21=Rp1-Rp2=277.49-66.67=210.82 Ω
(5) 电路及仿真结果
图8 由桥T型衰减器构成的可变（0,10,20,30dB）衰减器（仿真电路：衰减器brg-T 600可调.ewb）
课程设计的难点主要是理解电路原理，并计算。
计算比较繁多，可能会出错，这是特别要注意的，若计算出错，那么做出来的衰减器就不能满足要求。