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1、深圳市普联技术有限公司 1/5功率衰减器参数与检测 TP-LINK内销PE 李悦 一、概述 在无线系统测试中常常需要对从一个设备到另一个设备的信号进行衰减。例如，射频发射机测试中，涉及的功率等级常常从几瓦到几百瓦甚至上千瓦，这么大功率的信号必须得经过衰减以后才可以连接到大部分的测试设备中，否则会对测试设备有损害。一种叫做衰减器的简单电路常常能用来减少信号幅度， 而且衰减器不但可以把信号电压衰减到一定值还可以对阻抗值进行变换。 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。工作频带是指在给定频率范围内使用衰减器, 衰减量才能达到指标值；衰减 量是指输入信号与输出信号功率的对
2、数值之差；功率容量就是衰减器正常工作时能够承受的最大功率损耗，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；回波损耗指的是传输信号被反射到发射端的比例，可以用驻波比来形容，对于功率衰减器，要求其两端的输入输出驻波比应尽可能小； 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。 二、两个重要指标 进行衰减器设计时，最基础的两个指标要求如下： 2.1 衰减量 无论构成功率衰减的机理和具体结构如何,总是可以用下 图所示的二端口网络来描述衰减器。 图中,信号输入端的功率为P1，而输出端的功率为P2，衰减器的功率衰减量
3、为A（dB） 。若P1、P2以分贝毫瓦（dBm）表示,则两端功率间的关系为： 即： 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。 2.2 阻抗匹配 利用电阻构成的 T 型或 型网络实现集总参数衰减器，通常情况下，衰减量是固定的，且由三个电阻值决定。两种电路拓扑下图所示。图中Z1、 Z2是电路输入端、 输出端的特性阻抗。 T型功率衰减器； 型功率衰减器 12()()10lg()PmWAdBPmW=Rs1Rs2RpZ1Z2RsRp1Z1Z2Rp2(a)(b)Port2P2PowerAttenuatorPort1
4、P1()()()21P dBm = P dBm - A dB深圳市普联技术有限公司 2/5对衰减器输入而言，输入阻抗要与信号源的输出阻抗匹配；对衰减器输出而言，输出阻抗要与负载阻抗匹配。由于射频功率衰减器一般不需要进行阻抗变换，所以，输入阻抗、输出阻抗、负载阻抗和信号源输出阻抗都相等。大部分测试设备常常具有特定的输入阻抗。比如，许多的无线通信测试设备的特性阻抗为50 而视频设备的特性阻抗为75。 三、衰减参数计算 由于低频或直流情况下衰减器为纯电阻的二端口网络， 故2.2中T型 或型可以相互转换，以T型为例对其参数进行推导，其过程如下： 首先，设 Rs 1=Rs2=Rs，Z 1=Z2=Z=R，
5、根据其输入匹配特性，从左边 看进去的输入电阻应该等于R，所以可得： 再由输入电压和输出电压的关系可得： 由式（1）和（2）可以解得： 同理，可以算得 型衰减器的SPR R和 参数值： 又由于 且输入输出阻抗相等，所以： 由（3） 、 （4）和（6）可得： ()/SPSRR R R R+=()()OSOOSS IPURRUURR RR URR R+=(1)(2)(3)P2121()1IIOOSUURR RRUU=+ 和 2P1()112IIOOSUURR RRUU+ =和 (4)12()()10lg()PmWAdBPmW=12()( ) 10lg 20lg()IOPmW UAdBPmW U=(5
6、)2010AIOUKU=(6)2P1112SKRRKKRRK+= 型 P 21121SKRRKKRRK=+=T 型 深圳市普联技术有限公司 3/5对于衰减器，在实际测量时无法量出内部的Rs和Rp值。故需要将其转换成两个容易测量的电阻量，设前后轴心间的阻值为R1，轴心和外表面间阻值为R2，如下图所示。以T型为例，R1与R2大小如下： 由于纯电阻网络是可以相互转换的， 所以上面的表达式同样适合于型的衰减器。 四、衰减参数计算 为方便检查衰减器的衰减值是否正常，需要制定一张衰减值与 R1 和 R2 间的关系表，如下所示： A(dB) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0
7、.9 1.0 R1() 0.576 1.151 1.727 2.302 2.877 3.453 4.027 4.601 5.176 5.750R2() 4343 2172 1448 1087 869.5 725.0 621.8 544.4 484.3 436.2A(dB) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0R1() 5.750 11.46 17.10 22.63 28.01 33.23 38.25 43.05 47.62 51.95R2() 436.2 221.0 150.5 116.1 96.25 83.55 74.93 68.84 64.40
8、61.11A(dB) 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0R1() 56.03 59.85 63.42 66.73 69.80 72.64 75.25 77.64 79.82 81.82R2() 58.63 56.73 55.28 54.15 53.27 52.58 52.04 51.61 51.28 51.01A(dB) 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0R1() 83.63 85.28 86.78 88.13 89.35 90.45 91.45 92.34 93.1
9、5 93.87R2() 50.80 50.64 50.50 50.40 50.32 50.25 50.20 50.16 50.13 50.10A(dB) 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0R1() 94.52 95.10 95.62 96.09 96.51 96.88 97.21 97.51 97.79 98.02R2() 50.08 50.06 50.05 50.04 50.03 50.03 50.02 50.02 50.01 50.01A(dB) 41.0 42.0 43.0 44.0 45.0 46.0 47.0 48.0 49.0 50.0R1() 98.23 98.42 98.59 98.75 98.88 99.00 99.11 99.21 99.29 99.37R2() 50.01 50.01 50.01 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00122P2122111SSKRR RKKRRRRK=+=+=2010 ;50 ;AKR=R2R1深圳市普联技术有限公司 4/5附：阻值与衰减对应关系图如下 深圳市普联技术有限公司 5/5
