功率衰减器

在通信系统中，比如发射机的测试，可能发射的功率等级会从几瓦到几百瓦甚至上千瓦，这么大的功率信号必须经过衰减才可以连接到大部分的测试设备中，否则会对设备造成损害。衰减器的作用就是用来减小信号的幅度，而且有些衰减器还可以对阻抗值进行变换。比如车载电台的功率可能是 50w、100w 或者 150w，大概 50dB 左右，例如测量一台 50w 车载对讲机的发射参数，由于对讲机输出的功率比较大，所以需要一个大功率的衰减器（比如 30dB）来减小接收信号的强度，这样 50w 的信号经过衰减就变成了 0.05w，这样的功率频谱仪等仪表就可以正常接收了。

（备注：电台的工作频率一般几十兆赫兹，短波波段，最多也就上到 100MHz 已经很高了，现在有些新的电台由于需要视频传输可能会上到 300MHz。当然主要还是语音传输为主，频宽一般不高，只是由于抗干扰的要求，所以会有一些跳频技术，瞬态带宽不高，但是频率占用度很宽，在几十兆到一百多兆的范围内进行跳频。所以对于传输带宽也会有一定要求。Keysight 有专门的电台测试方案，这里只是特别提到备注说明一下。）

继续讲衰减器~

衰减器的技术指标

衰减器的技术指标包括：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，衰减量才能达到指标。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。 

（2）衰减量

衰减器是一个二端口网络，可以用下图表示。

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)，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。下图是一个 70dB 的衰减器，代表信号从一端口进至二端口出功率会有 70dB 的减小。

比如我将衰减器接到信号源上，就以 0dBm 功率为发射标准。

频谱仪上接收到的信号在 -70dBm 左右。

通过网分也可以测出来其衰减量，还是很平坦的。

（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。像同轴衰减器因为是无源功率器件，所以要考虑温度系数，表示随着温度的变化衰减量的变化值。通常随着温度的升高，衰减量是下降的。

（4）回波损耗

回波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。

上图这个衰减器的驻波已经很低了。

衰减器的基本构成

构成射频 / 微波功率衰减器的基本材料是电阻性材料。通常的电阻是衰减器的一种基本形式，由此形成的电阻衰减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。手边的这个是一个电调衰减器，下图接口就是控制电流的接口，由于没有螺丝刀没办法拆开，也就看不到里面具体是长啥样。

衰减器的应用

（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。另外，在使用频谱分析仪的时候，会去调整幅度档位，就是频谱分析仪的前置衰减器在调整档位。

（2）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，可在电路与实际负载间接入衰减器。

（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。

（5）改善网络分析仪的插入损耗测量精度：在用网络分析仪测量无源器件（尤其是低损耗的器件如电缆组件，空气线等）的插入损耗时，由于反射功率经过衰减器后会减小，所以在端口接衰减器可以改善匹配，减小驻波，提高测量精度。