功率衰减器

由
计算可得 A=10dB。满足要求。
4、设计心得
本次项目任务为功率衰减器设计，按照任务要求，首先查资料，了解功率衰 减器的组成、作用以及电路连接，在仿真环境里搭建出一个基本模型（T 型或π 型），然后计算参数，按照计算结果设定，经过调试，即可满足要求。
转眼四年就要过去，CDIO 项目也做了很多个仿真，每次都有不同的收获， 在此，非常感谢老师的悉心教导，虽然每次做的都很辛苦，但是，我也实实在在 的学到了很多东西。
196Ω 1
6
仿真电路如图 7 所示。
图 7 π型功率衰减器仿真电路图
仿真结果 仿真结果如图 8、图 9 所示。
图 8 输入电流、电压值
图 9 输出电压、电流值 7
经计算可得输入功率为 Pin=999.997mA*50V=49.999W； 输出功率为 Pout=15.812V*316.234mA=5.0W；
(2)完成本项目后对本专业与社会政治经济的关系和和谐互动形成一个较清楚 的认识。培养学生 CDIO 能力，巩固查阅文献、查课外书籍的习惯，为后续项目、 课程学习等其它内容的开展打下一个良好的基础。
(3)CDIO 的设计内容： ① 设计一个功率衰减器； ② 掌握 T 型同阻式功率衰减器和π型同阻式功率衰减器的各个参数计算； ③ 熟悉各单元电路测试点的正常参数； ④ 学习基本复杂电路的设计原理和具体方法步骤，并对其进行 multism 仿真； ⑤ 加深对电路设计技巧及电子电路原理的理解。
2
2.1.1 T 型功率衰减器
图 2 T 型衰减器
Rs1 和 Rs2 的传输矩阵：
……（1）
Rp 的传输矩阵：
1 0 a2 1/ Rp 1
……（2）
a a11 a12 1 a21 a22 0 转化为［S］矩阵为：
Rs1
1
1 1/ Rp
0 1 1 0
Rs1 1
1Rs1 / Rp 1/ R
信电学院
CDIO 一级项目设计 说明书
（2014/2015 学年第一学期）
课程名称 ：
CDIO 一级项目
题 目 ：基于 Multisim 电路设计仿真
专业班级 ：
通信工程 11-02
学生姓名 ：
学 号：
指导教师 ：
设计成绩 ：
2015 年 1 月 10 日
目录 1、CDIO 设计目 ………………………………………………………1 2、CDIO 设计正文 ……………………………………………………1
4、设计心得 …………………………………………………………8 5、参考文献 …………………………………………………………8 6、附录表格 …………………………………………………………9
I
1、CDIO 设计目的
(1)通过该项目，充分体现 CDIO 的教学模式，以学生为认知主体，充分调动 学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培养。
另外，在本次项目中，是我感受最深的是，在参数计算和调试过程中一定要 有耐心，本来这个电路就是一项很繁琐的事情，我们要很有耐心的去计算，去调 试。
最后，终于完成了我的设计任务，看着自己搭建出来的电路，心里非常高兴。
5、参考文献
[1]蔡惟铮，吴建强.常用电子元器件简明手册.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989 [2]张风言.电子电路基础.北京：高等教育出版社，1995 [3] 谢佳奎，宣月清，冯军编. 电子线路线性部分（第四版）.高等教育出版社，2009 [4] 黄培根，任清褒 Multisim 10 计算机虚拟仿真实验室 [M].北京：电子工业出版 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。
2.2.4 设计步骤及仿真结果
（1）T 型同阻式设计 由公式带入参数可得：
A 10dB
A 1010
R
p
Z0
2
1
35
a 1 Rs1 Rs 2 Z 0 1 26
仿真电路如图 4 所示。
图 4 T 型功率衰减器仿真电路图 5
仿真结果 仿真结果如图 5、图 6 所示。
Hale Waihona Puke 图 5 输入端电压电流值2Rs1R / Rp 1Rs1 / Rp
……（3）
s11 a11a12 a21a22 a11a12 a21a22
s22 a11a12 a21a22
a11a12 a21a22
s21
2
a11a12 a21a22
s12 2(a11a12 a12a21)
a11a12 a21a22
………………（4）
图 6 输出端电压电流值
计算输入功率为 Pin=1.002A*49.899V=49.998W； 输出端功率为 Pout=317.415Ma*15.871V=5.038W；
计算可得 A=10dB。满足要求。 （2）π型同阻式设计 由公式带入参数可得：
A
1010
Rs
Z
0
2
1
71Ω
R p1R p2 Z0
2.1 功率衰减器介绍 ………………………………………………1 2.1.1 T 型功率衰减器 …………………………………………3 2.1.2 π型功率衰减器…………………………………………4
2.2 功率衰减器设计………………………………………………5 2.2.1 功率衰减器设计要求……………………………………5 2.2.3 基本设计思想……………………………………………5 2.2.4 设计步骤及仿真结果……………………………………5
3
衰减量：A=20lg|s21|(dB)； 端口匹配：20lg|s11|=-∞。 从而可以得到
A
1010 1
Rs Z0 2
Rp1Rp2 Z0
1 1
2.1.2 π型功率衰减器
………………（5）
图 3 π型功率衰减器
与 T 型同理可以得出：
A
1010
R
p
Z0
2
1
1 Rs1Rs 2 Z0 1
8
6、附录表格
课程设计 评语
课程设计 成绩
指导教师 （签字）
年月日
9
图 1 功率衰减器模型
1
功率衰减
(3) 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。
(4) 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。
2、CDIO 设计正文 2.1 功率衰减器介绍
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。衰 减器广泛用于需要功率电平调整的各种场合。
衰减器的技术指标 (1) 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，衰减量 才能达到指标值。由于射频/微波结构与频率有关，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。 (2) 衰减量。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。
………………（6）
4
2.2 功率衰减器设计
2.2.1 功率衰减器设计要求
（1）衰减为-10dB； （2）Z1=Z2=50Ω； （3）设计一个 T 型同阻式功率衰减器； （4）设计一个π型同阻式功率衰减器。
2.2.3 基本设计思想
首先根据原理确定基本的电路结构图，然后按照相关公式及给出的参数计算 出所需元件的数值，在 Multisim 仿真环境下搭建电路测量，满足要求即可。