同轴衰减器工作原理及用途

发布时间：2022-10-31 11:01
作者：Ameya360
来源：网络
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    衰减器是一类电子器件，但是在生活中，并不是所有人都了解衰减器的作用。为增进大家对衰减器的认识，本文Ameya360电子元器件采购网将对衰减器、同轴衰减器的技术指标、同轴衰减器主要用途等内容予以介绍。

同轴衰减器工作原理及用途

    一、衰减器

    衰减器是一种提供衰减的电子元器件， 广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：(1)调整电路中信号的大小;(2)在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值;(3)改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。

    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。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。

    同轴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。除了常用的电阻性固定衰减器外，还有电控快速调整衰减器。衰减器广泛使用于需要功率电平调整的各种场合。

    二、同轴衰减器技术指标

    同轴衰减器的技术指标包括衰减器的工作频带、衰减量、功率容量、回波损耗等。

    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，衰减器才能达到指标值。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：无论形成功率衰减的机理和具体结构如何，总是可以用下图所示的两端口网络来描述衰减器。信号输入端的功率为P1，而输出端得功率为P2，衰减器的功率衰减量为A(dB)。若P1 、P2 以分贝毫瓦(dBm)表示，则两端功率间的关系为 P2(dBm)= P1(dBm)- A(dB)可以看出，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。

    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：回拨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。

    三、同轴衰减器基本构成

    构成同轴衰减器的基本材料是电阻性材料。通常的电阻是同轴衰减器的一种基本形式，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。

    四、同轴衰减器主要用途

    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。

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    衰减器是一类器械的总称，具体而言，衰减器又有同轴衰减器、微波电调衰减器等类型。为增进大家对衰减器的认识，本文Ameya360电子元器件采购网将对微波电调衰减器、衰减器使用注意事项予以介绍。    一、微波电调衰减器    微波电调衰减器是把大电压信号衰减到一定的比例倍数(一般指功率衰减)，达到安全或理想的电平值，方便测试工作，尤其在射频和微波中运用广泛。它的衰减指标，有多方面的要求，主要有以下几方面：衰减精度、承受功率、特性阻抗、可靠性、重复性等。微波电调衰减器作为一种控制器已被广泛应用于雷达、电子对抗、通信等各类微波系统中。PIN二极管和GaAs MESFET均可用来制作电调衰减器，但PIN二极管在耐功率性能、低损耗等方面有显著的优点，特别是PIN二极管由于其具有极小的寄生电参数，因而在微波低损耗电路中更显优势。    PIN二极管在微波信号与直流偏置同时作用时，所呈现的阻抗主要决定于直流偏置的极性和量值，几乎与微波信号的幅度无关。PIN电调衰减器就是利用这一原理，通过对直流偏置电流的控制来实现对微波信号的电调的。对于吸收式电调衰减器，衰减主要由PIN二极管的损耗形成;对于反射式电调衰减器，衰减主要由PIN二极管的反射形成。微波衰减器分PIN电调衰减器和开关电阻吸收型衰减器。开关电阻吸收型衰减器由SPDT开关和固定衰减器构成，可以实现衰减量的高速数控，工作频带宽、温度稳定性好、衰减精度高、相位恒定，缺点是起始插损大。    电调减衰器是一种电流控制器件，其原理是基于PIN二极管结电阻随加于其上的电流的改变而改变的特性。和PIN开关的二极管不同，PIN电调二极管由于I层相对较厚，结电阻随电流增大而变小的速度比开关二极管慢得多，当结电阻降到3欧姆时，大约需要5～25mA电流，而开关二极管只需2～10mA电流即可。当然，开关二极管也可以做高速电调衰减器，但由于对电流的变化很敏感，故外围电路处理要困难一些。电调衰减器又分为模拟和数控两大类。普通PIN电调衰减器为模拟控制方式，衰减器的衰减量随控制电流变化，控制较为方便，但对外围电路有一定的要求。其工作原理基于PIN二极管结电阻随着加在其上的电流改变而改变这一特性，一般当工作电流增大到5-25mA时，结电阻将降到2Ω以下。     另一种方式是采用二进制数码控制。数控电调一般采用两种方式，一种采用数字信号控制电流大小，一种采用开关加固定衰减器的结构。其优点是便于计算机控制，经数字化校正处理后，其重复性和温度稳定性较好，对控制源要求也不高，便于整机对幅度的实时校正，但其缺点是反应速度比较慢(约2μs)，实现技术难度较大。从驻波特性上看，电调衰减器可分为匹配型和反射型。     反射型电调在衰减时反射能量，驻波系数很大，随着衰减量的增加而增加，而匹配型在衰减过程中驻波系数几乎不变，而且性能稳定，但技术难度较大。控制方法有模拟控制和数字控制。     主要参数定义动态范围：指最大衰减量与最小衰减量分贝数之差，最小衰减量又称插入损耗。平坦度：指在规定频带内衰减量的起伏。线性度：对模拟控制而言，指衰减量与控制电压(或电流)变化的线性程度。精 度：指实际衰减量与标称衰减量的误差。    二、衰减器使用注意事项    1、频响：即频率带宽，一般用兆赫兹(MHz)或吉赫兹(GHz)表示。通用的衰减器一般带宽为5GHz左右，最高要到50GHz。    2、衰减范围与结构形式：    衰减范围指衰减比例，一般为3dB、10dB、14dB、20dB不等，最高可达110dB。其衰减公式为：10lg(输入/输出)，例：10dB表征：输入∶输出=衰减倍数=10倍。    结构形式一般分两种形式：固定比例衰减器与步进比例可调衰减器。固定衰减器是指在一定频率范围固定比例倍数的衰减器。步进衰减器是以一定固定值(例1dB)等间隔可调比例倍数的衰减器，又分为手动步进衰减器和程控步进衰减器。    3、连接头形式和连接尺寸：    连接头形式分为BNC型、N型、TNC型、SMA型、SMC型等，同时连接头形状具有阴、阳两种。    连接尺寸分为公制与英制形式，以上根据使用要求决定;如果连接头的型式多样需要连接，可以配用相应的连接转换头，例：BNC转N型头等。    4、衰减指标：    衰减指标，有多方面的要求，主要有以下几方面：衰减精度、承受功率、特性阻抗、可靠性、重复性等。
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