射頻衰減器原理及其設(shè)計(jì)
時(shí)間：2021-03-18 來源：fzflxx.com 作者： 我要糾錯
射頻衰減器簡介
射頻衰減器是一種提供衰減的電子元器件， 廣泛地應(yīng)用于電子設(shè)備中，它的主要用途是：（1）調(diào)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(wǎng)絡(luò)的衰減值；（3）改善阻抗匹配，若某些電路要求有一個(gè)比較穩(wěn)定的負(fù)載阻抗時(shí)，則可在此電路與實(shí)際負(fù)載阻抗之間插入一個(gè)射頻衰減器，能夠緩沖阻抗的變化。
射頻衰減器的原理
射頻衰減器是在指定的頻率范圍內(nèi)，一種用以引入一預(yù)定衰減的電路。一般以所引入衰減的分貝數(shù)及其特性阻抗的歐姆數(shù)來標(biāo)明。在有線電視系統(tǒng)里廣泛使用射頻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。射頻衰減器有無源射頻衰減器和有源射頻衰減器兩種。有源射頻衰減器與其他熱敏元件相配合組成可變射頻衰減器，裝置在放大器內(nèi)用于自動增益或斜率控制電路中。無源射頻衰減器有固定射頻衰減器和可調(diào)射頻衰減器。
射頻衰減器的基本構(gòu)成
構(gòu)成射頻/微波功率射頻衰減器的基本材料是電阻性材料。通常的電阻是射頻衰減器的一種基本形式，由此形成的電阻射頻衰減器網(wǎng)絡(luò)就是集總參數(shù)射頻衰減器。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(jié)構(gòu)中就形成了相應(yīng)頻率的射頻衰減器。如果是大功率射頻衰減器，體積肯定要加大，關(guān)鍵就是散熱設(shè)計(jì)。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，在許多場合要用到快速調(diào)整射頻衰減器。這種射頻衰減器通常有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一是半導(dǎo)體小功率快調(diào)射頻衰減器，如PIN管或FET單片集成射頻衰減器；二是開關(guān)控制的電阻衰減網(wǎng)絡(luò)，開關(guān)可以是電子開關(guān)，也可以是射頻繼電器。
射頻衰減器廣泛地應(yīng)用于電子設(shè)備中，它的主要用途是：
（1）調(diào)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(wǎng)絡(luò)的衰減值；
（3）改善阻抗匹配，若某些電路要求有一個(gè)比較穩(wěn)定的負(fù)載阻抗時(shí)，則可在此電路與實(shí)際負(fù)載阻抗之間插入一個(gè)射頻衰減器，能夠緩沖阻抗的變化。
通常，射頻衰減器接于信號源和負(fù)載之間，射頻衰減器是由電阻元件組成的四端網(wǎng)絡(luò)，它的特性阻抗、衰減都是與頻率無關(guān)的常數(shù)，相移等于零。
實(shí)際應(yīng)用中，有固定射頻衰減器和可變衰減兩大類。
1、固定射頻衰減器的設(shè)計(jì)
常用的固定射頻衰減器有L型、T型、X型和橋T型等幾種結(jié)構(gòu)，其電路形式和計(jì)算公式見表。
射頻衰減器原理及其設(shè)計(jì)
注：RC為特性阻抗；RC1、RC2為兩側(cè)特性阻抗，B為固有衰減值N=EB。
其中L型屬于不對稱射頻衰減器，主要用于阻抗匹配，而T型、X型、橋T型屬于對稱射頻衰減器，主要用于衰減。一端接地的射頻衰減器稱為不平衡射頻衰減器；反之，兩端不接地的射頻衰減器稱為平衡射頻衰減器。
例：設(shè)計(jì)一射頻衰減器，匹配于信號源內(nèi)阻RS-600歐與負(fù)載電阻RL=150歐之間，其衰減量為30DB。
解 計(jì)算過程：
（1）因?yàn)镽S、RL不相等，所以選用一節(jié)倒L型和一節(jié)對稱T型號組成射頻衰減器
倒L型電路
（2）T型電路計(jì)算
（3）電路簡化：對設(shè)計(jì)電路進(jìn)行變換，進(jìn)而得到簡化電路。
2、可變射頻衰減器的設(shè)計(jì)
可變射頻衰減器，一般是指特性阻抗值恒定的，而它的衰減值是可變的射頻衰減器，此外，還有一種分壓式可變射頻衰減器，由于它的負(fù)載往往是高阻抗，因此對這種分壓式可變射頻衰減器的特性阻抗就沒有什么具體要求。
1）可變橋T型射頻衰減器
采用這種可變射頻衰減器電路的優(yōu)點(diǎn)是，電路中只有兩個(gè)可變化部分而可變T型號或可變X型衰減將有三個(gè)可變部分），而且R為固定電阻，可以避免因旋鈕換檔時(shí)，由于旋鈕觸點(diǎn)接觸不良而引起電路中斷現(xiàn)象。
例：設(shè)計(jì)一個(gè)可變橋T型射頻衰減器。各檔衰減值分別為0.05、0.1、0.15N，特性阻抗RC=600歐。
分壓式可變射頻衰減器
它應(yīng)用于載波機(jī)簡易式電平表中，當(dāng)它工作在高阻抗負(fù)載時(shí)，衰減值（例如第二檔的衰減值）與電阻值的關(guān)系式：
它為一常數(shù)，與衰減換檔的旋鈕位置無關(guān)。
本電路各檔值計(jì)算如下：
分壓式步進(jìn)射頻衰減器一般接在放大器前面，為了減少放大器對射頻衰減器的分流影響，射頻衰減器總的分壓電阻值R1值不宜過大，一般宜在4千歐左右。計(jì)算結(jié)果表明，每變化一檔，就增加1N的衰減值。
種類
位移型光射頻衰減器
當(dāng)兩段光纖進(jìn)行連接時(shí)，必須達(dá)到相當(dāng)高的對中精度，才能使光信號以較小的損耗傳輸過去。反過來，如果將光纖的對中精度做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，就可以控制其衰減量。位移型光射頻衰減器就是根據(jù)這個(gè)原理，有意讓光纖在對接時(shí)，發(fā)生一定的錯位。使光能量損失一些，從而達(dá)到控制衰減量的目的，位移型光射頻衰減器又分為兩種：橫向位移型光射頻衰減器、軸向位移型光射頻衰減器。橫向位移型光射頻衰減器是一種比較傳統(tǒng)的方法，由于橫向位移參數(shù)的數(shù)量級均在微米級，所以一般不用來制作可變射頻衰減器，僅用于固定射頻衰減器的制作中，并采用熔接或粘接法，到目前仍有較大的市場，其優(yōu)點(diǎn)在于回波損耗高，一般都大于60dB。軸向位移型光射頻衰減器在工藝設(shè)計(jì)上只要用機(jī)械的方法將兩根光纖拉開一定距離進(jìn)行對中，就可實(shí)現(xiàn)衰減的目的。這種原理主要用于固定光射頻衰減器和一些小型可變光射頻衰減器的制作。
薄膜型光射頻衰減器
這種射頻衰減器利用光在金屬薄膜表面的反射光強(qiáng)與薄膜厚度有關(guān)的原理制成。如果玻璃襯底上蒸鍍的金屬薄膜的厚度固定，就制成固定光射頻衰減器。如果在光纖中斜向插入蒸鍍有不同厚度的一系列圓盤型金屬薄臘的玻璃襯底，使光路中插入不同厚度的金屬薄膜，就能改變反射光的強(qiáng)度，即可得到不同的衰減量，制成可變射頻衰減器。
衰減片型光射頻衰減器
衰減片型光射頻衰減器直接將具有吸收特性的衰減片固定在光纖的端面上或光路中，達(dá)到衰減光信號的目的，這種方法不僅可以用來制作固定光射頻衰減器，也可用來制作可變光射頻衰減器。
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