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衰減器是一種提供衰減的電子元器件, 廣泛地應用於電子設備中,它的主要用途是:(1)調整電路中信號的大小;(2)在比較法測量電路中,可用來直讀被測網絡的衰減值;(3)改善阻抗匹配,若某些電路要求有一個比較穩定的負載阻抗時,則可在此電路與實際負載阻抗之間插入一個衰減器,能夠緩衝阻抗的變化。
- 中文名:衰減器
- 外文名;attenuator
- 作 用:能量損耗性射頻/微波元件
- 特 點:內部含有電阻性材料
- 性 質:用以引入一預定衰減的電路
簡介
衰減器是在指定的頻率範圍內,一種用以引入一預定衰減的電路。一般以所引入衰減的分貝數及其特性阻抗的歐姆數來標明。在有線電視系統里廣泛使用衰減器以便滿足多端口對電平的要求。如放大器的輸入端、輸出端電平的控制、分支衰減量的控制。衰減器有無源衰減器和有源衰減器兩種。有源衰減器與其他熱敏元件相配合組成可變衰減器,裝置在放大器內用於自動增益或斜率控制電路中。無源衰減器有固定衰減器和可調衰減器。
構成射頻/微波功率衰減器的基本材料是電阻性材料。通常的電阻是衰減器的一種基本形式,由此形成的電阻衰減器網絡就是集總參數衰減器。通過一定的工藝把電阻材料放置到不同波段的射頻/微波電路結構中就形成了相應頻率的衰減器。如果是大功率衰減器,體積肯定要加大,關鍵就是散熱設計。隨着現代電子技術的發展,在許多場合要用到快速調整衰減器。這種衰減器通常有兩種實現方式,一是半導體小功率快調衰減器,如PIN管或FET單片集成衰減器;二是開關控制的電阻衰減網絡,開關可以是電子開關,也可以是射頻繼電器。
技術指標
工作頻帶
衰減器的工作頻帶是指在給定頻率範圍內使用衰減器,衰減器才能達到指標值。由於射頻/微波結構與頻率有關,不同頻段的元器件,結構不同,也不能通用。現代同軸結構的衰減器使用的工作頻帶相當寬,設計或使用中要加以注意。
衰減量
無論形成功率衰減的機理和具體結構如何,總是可以用下圖所示的兩端口網絡來描述衰減器。
圖中,信號輸入端的功率為P1,而輸出端得功率為P2,衰減器的功率衰減量為A(dB)。若P1 、P2 以分貝毫瓦(dBm)表示,則兩端功率間的關係為
P2(dBm)= P1(dBm)- A(dB)
可以看出,衰減量描述功率通過衰減器後功率的變小程度。衰減量的大小由構成衰減器的材料和結構確定。衰減量用 分貝作單位,便於整機指標計算。
功率容量
衰減器是一種能量消耗元件,功率消耗後變成熱量。可以想象,材料結構確定後,衰減器的功率容量就確定了。如果讓衰減器承受的功率超過這個極限值,衰減器就會被燒毀。設計和使用時,必須明確功率容量。
回波損耗
回波損耗就是衰減器的駐波比,要求衰減器兩端的輸入輸出駐波比應儘可能小。我們希望的衰減器是一個功率消耗元件,不能對兩端電路有影響,也就是說,與兩端電路都是匹配的。設計衰減器時要考慮這一因素。
功率係數
當輸入功率從10mW變化到額定功率時,衰減量的變化係數表示為dB/(dB*W)。衰減量的變化值的具體算法是將係數乘以總衰減量功率(W)。如:一個功率容量50W,標稱衰減量為40dB的衰減器的功率係數為0.001dB/(dB*W),意味着輸入功率從10mW加到50W時,其衰減量會變化0.001*40*50=2dB之多!
相關參數
1)衰減: 用於描述傳輸過程中從一端到另一端的信號減少的量值。可用倍數或分貝數來表達。
2)VSWR: 等於特性阻抗與連接在傳輸線輸出端的負載阻抗的比值。
3)最大平均功率: 在衰減器輸出端接特性阻抗時,在指定的最高工作溫度上可長期加到衰減器輸入端的最大功率。當工作溫度降至20ºC,輸入功率降到10mW時,衰減器的其它指標不應該發生變化。
4)插入損耗的功率係數: 當輸入功率從10mW到額定功率時,插入損耗的變化值(dB)。 衰減器
5)最大峰值功率: 在衰減器輸出端接特性阻抗時,在指定的最高工作溫度上,在指定的時間內,加到衰減器輸入端的5ms脈衝寬度最大峰值功率。當工作溫度降至20ºC,輸入功率降到10mW時,衰減器的其它指標不應該發生變化。
6)溫度係數: 在最大工作溫度範圍內插入損耗的最大變化,用dB/ºC表示。
7)衝擊和振動: 衰減器必須承受三個方向的衝擊和振動試驗。
8)插入損耗的頻率響應: 在20ºC時,整個頻率範圍內損耗值的變化量(dB)。
9)工作溫度上限: 衰減器工作在最大輸入功率時的最高溫度(ºC)。
10)標稱插入損耗的偏差:在20ºC,輸入功率10mW時測得的插入損耗和標稱值的偏差。
11)接頭壽命: 正常連接/斷開的次數;在規定的壽命內所有的電氣和機械指標應該滿足指標要求。
12)互調失真:互調失真由雜散信號組成,它是由於器件中的非線性因素而產生的。尤其需要關注的是三階互調失真,因為三階互調產物最大而且不可被濾除。三階互調電平的測試方法是將二個等幅的純淨信號(f1和f2)注入到被測器件中,三階互調將出現在輸出頻譜的2f1-f2和2f2-f1處。三階互調產物由相對於f1或f2的大小來定義,由-dBc來表示。 [1]
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