功率衰減器

在通信系統(tǒng)中，比如發(fā)射機的測試，可能發(fā)射的功率等級會從幾瓦到幾百瓦甚至上千瓦，這么大的功率信號必須經過衰減才可以連接到大部分的測試設備中，否則會對設備造成損害。衰減器的作用就是用來減小信號的幅度，而且有些衰減器還可以對阻抗值進行變換。比如車載電臺的功率可能是 50w、100w 或者 150w，大概 50dB 左右，例如測量一臺 50w 車載對講機的發(fā)射參數，由于對講機輸出的功率比較大，所以需要一個大功率的衰減器（比如 30dB）來減小接收信號的強度，這樣 50w 的信號經過衰減就變成了 0.05w，這樣的功率頻譜儀等儀表就可以正常接收了。

（備注：電臺的工作頻率一般幾十兆赫茲，短波波段，最多也就上到 100MHz 已經很高了，現在有些新的電臺由于需要視頻傳輸可能會上到 300MHz。當然主要還是語音傳輸為主，頻寬一般不高，只是由于抗干擾的要求，所以會有一些跳頻技術，瞬態(tài)帶寬不高，但是頻率占用度很寬，在幾十兆到一百多兆的范圍內進行跳頻。所以對于傳輸帶寬也會有一定要求。Keysight 有專門的電臺測試方案，這里只是特別提到備注說明一下。）

繼續(xù)講衰減器~

衰減器的技術指標

衰減器的技術指標包括：工作頻帶、 衰減量、 功率容量、 回波損耗等。

（1）工作頻帶

衰減器的工作頻帶是指在給定頻率范圍內使用衰減器，衰減量才能達到指標。由于射頻 / 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。?

（2）衰減量

衰減器是一個二端口網絡，可以用下圖表示。

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信號輸入端的功率為 P1，而輸出端的功率為 P2，衰減器的功率衰減量為 A（dB）。若 P1、P2 以分貝毫瓦（dBm）表示，則兩端功率間的關系為

P2(dBm)=P1(dBm)-A (dB)，即：

可以看出衰減量描述功率通過衰減器后功率的變小程度。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。下圖是一個 70dB 的衰減器，代表信號從一端口進至二端口出功率會有 70dB 的減小。

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比如我將衰減器接到信號源上，就以 0dBm 功率為發(fā)射標準。

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頻譜儀上接收到的信號在 -70dBm 左右。

通過網分也可以測出來其衰減量，還是很平坦的。

（3）功率容量

衰減器是一種能量消耗元件，功率消耗后變成熱量。可以想象，材料結構確定后，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。像同軸衰減器因為是無源功率器件，所以要考慮溫度系數，表示隨著溫度的變化衰減量的變化值。通常隨著溫度的升高，衰減量是下降的。

（4）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盡可能小。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。

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上圖這個衰減器的駐波已經很低了。

衰減器的基本構成

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。手邊的這個是一個電調衰減器，下圖接口就是控制電流的接口，由于沒有螺絲刀沒辦法拆開，也就看不到里面具體是長啥樣。

衰減器的應用

（1）控制功率電平：在微波超外差接收機中對本振輸出功率進行控制，獲得最佳噪聲系數和變頻損耗，達到最佳接收效果。在微波接收機中，實現自動增益控制，改善動態(tài)范圍。另外，在使用頻譜分析儀的時候，會去調整幅度檔位，就是頻譜分析儀的前置衰減器在調整檔位。

（2）改善阻抗匹配：若某些電路要求有一個比較穩(wěn)定的負載阻抗時，可在電路與實際負載間接入衰減器。

（3）相對標準：作為比較功率電平的相對標準。

（4）用于雷達抗干擾中的跳變衰減器：是一種衰減量能突變的可變衰減器，平時不引入衰減，遇到外界干擾時，突然加大衰減。

（5）改善網絡分析儀的插入損耗測量精度：在用網絡分析儀測量無源器件（尤其是低損耗的器件如電纜組件，空氣線等）的插入損耗時，由于反射功率經過衰減器后會減小，所以在端口接衰減器可以改善匹配，減小駐波，提高測量精度。