功率衰减器及仿真

目录

摘要 (i)

Abstract (ii)

1 绪论 (1)

2 功率衰减器的基本性质 (4)

2.1功率衰减器的原理 (4)

2.2 功率衰减器的基本构成 (4)

2.3 功率衰减器的相关参数 (5)

2.4 功率衰减器的技术指标 (6)

2.5 功率衰减器的主要用途 (7)

3 功率衰减器的设计 (9)

3.1 功率衰减器的原理 (9)

3.2 功率衰减器的设计 (9)

3.3 功率衰减器模块的设计制作 (11)

3.4 功率衰减器模块的性能指标 (12)

4 功率衰减器的仿真 (16)

4.1 ADS简介 (16)

4.2 ADS2009的主要特性和新功能 (16)

4.3 ADS软件的仿真分析法 (16)

结论 (16)

致谢 (18)

参考文献 (19)

第1章.绪论

1.1 选题的意义及课题来源

功率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。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。功率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

功率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。

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。

1.2功率衰减器的主要用途

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

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。从微波网络观点看，衰减器是一个二端口有耗微波网络。它属于通过型微波元件。

1.3功率衰减器的现状

衰减器的应用十分广泛，在大功率的测量中，往往需要通过衰减器将功率降到适合仪器测量的水平。微带型衰减器因其分布参数很小，频响较好等优点，广泛应用于各微波系统中，但由于其体积小，发热集中，且散热路径收到多方面的限制等原因，承受功率收到很大的限制，因此在研制大功率微带衰减器时，散热成为设计的一个主要难点。

功率衰减器在微波超外差接收机中对输出功率进行控制，获得光敏衰减器最佳噪声系数和变频损耗，达到最佳接受效果。在微波接收机中，实现自动增益控制，改善动态范围，用途广泛。

传统的热设计只能根据经验类比或者应用有限的换热公司进行预先估计，生产出成品后再通过实验来检验，若不能满足要求，则要进行修改，再设计，再生产，再检验，如此反复的设计过程，既浪费时间又浪费人力物力。所以，在设计阶段就对其进行有效的仿真是有必要的。

热分析软件能够在衰减器的设计阶段对其进行温度场计算，比较真实的模拟出各衰减电阻的热分布状况，确定出最高温度的位置，然后对其进行改进和优化，最终降低温度最高值，并使温度场处于相对平衡的状态，避免出现局部过热现象。

1.4 本课题的主要研究内容

本课着眼于功率衰减器教学的设计、仿真、应用。但目前市场上所销售的功率衰减器，过于复杂不适用于实验室。所以，我们自主研制开发了射频实验系统。

围绕着射频实验系统的性能要求，主要进行一下方面的工作：

1、针对现有射频人才的紧缺和功率衰减器教学仪器的市场空白，基于功率衰减器原理，研制开发了“射频实验系统”功率衰减器教学仪器。

2、本文介绍了射频实验系统衰减器的各项技术指标和性能指标，并阐述了射频实验系统衰减器的各部分具体实现方案。

3、重点分析了典型的衰减器模块电路，如π型功率衰减器、T型功率衰减器、多级衰减器，以及仿真软件ADS。

4、研究射频实验系统衰减器的误差来源及仿真产生的影响。并通过理论分析和实验测量比较，验证了设计和仿真方案的合理性和有效性。

综上所述，本课题的理论研究和应用研究具有重要的意义和广泛的实际

应用前景。

第2章.功率衰减器的基本性质

2.1 功率衰减器的原理

功率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i其特性阻抗的欧姆数来标明。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。功率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

2.2 功率衰减器的基本构成

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。

2.3 功率衰减器的相关参数

2.3.1衰减：