射频工程师工作笔记——第二讲 射频无源器件之衰减器

Question

如题所述

Answer 1

一、引路探索：无源衰减器的基石</

在通信的繁星大海中，无源衰减器犹如一座关键的导航灯塔，它肩负着调节信号强度、保护设备及优化传输的重任。它主要分为两类：有源与无源，其中无源衰减器，以其简洁的构造，广泛应用于射频领域，包括了可变与固定两种类型。

1.1 可变与固定：无源衰减器的双面手</

可变衰减器，如同调音师的手指，能随信号需求灵活调整衰减程度，它由可变电阻、电容或电感构成，每一步调节都精准地操控着信号的衰减度。

而固定衰减器，犹如天上的恒星，稳定的衰减值由精心设计的电阻网络编织，如2dB、3dB、10dB的规格，它们有L型、T型、π型、桥型、反射式与平衡式等优雅的构型，各自擅长在特定场景中发挥作用，如L型常用于阻抗匹配，而π型和T型则在高频衰减中大显身手。

二、性能揭秘：衡量衰减器的硬指标</

无源衰减器的性能犹如它的性格，通过几个关键参数来刻画:

频率范围</：决定其在信号波段中的稳定表现，是其功能区域的边界。
衰减量</：是功率减半的度量，单位dB，通过公式Atten = -10log(P2/P1)或-20log(S21)来衡量，如3dB衰减使50W信号降至25W，20dB则降至0.5W。
功率容量</：如同它的耐力，标明它能承受的最大功率，过之则会面临失效的危险。
驻波比</：理想衰减器的优雅之处，低驻波比意味着与电路的完美匹配，减小了信号损耗。

三、电阻网络的华丽转身：衰减器的六种面孔</

当电阻网络披上衰减器的外衣，每个结构都有其独特的魅力:

L型</：简单如分压器，对于射频微波电路来说，它的阻抗匹配仅限于一方向，多用于音频领域而非无线。
T型</：广泛应用的典范，通过N=10^(Atten/20)公式，如3dB衰减则R1和R2的值经计算得出。
π型</：电路中的明星，尤其在滤波、放大和稳压电路中，对放大器稳定性提升起着关键作用。
桥型</：少了不必要的电阻，对PIN管或FET集成衰减器设计者来说，更轻巧高效。
反射式</：仅一个可变电阻，根据R1与Z0的关系，展示两种不同的电路设计。
平衡式</：与反射式一样，仅一个可变电阻，同样有其独特的应用场景。

在实际应用中，这些理论值往往会根据设计需求进行微调，例如2dB衰减可能采用430Ω与12Ω的组合，3dB衰减则可能选择300Ω和18Ω。