衰减讲稿幻灯片正式幻灯片.ppt

《衰减讲稿幻灯片正式幻灯片.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《衰减讲稿幻灯片正式幻灯片.ppt（62页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、衰减讲稿幻灯片正式1第1页，共62页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 衰减计量的主要参数衰减计量的主要参数u一衰减一衰减衰减是指在理想匹配的系统中插入被测件时被测件的入射功率与出射功率之比，通常用对数形衰减是指在理想匹配的系统中插入被测件时被测件的入射功率与出射功率之比，通常用对数形式表示，以分贝为单位，符号为式表示，以分贝为单位，符号为A表示。表示。uA=10lg（P1/P2）（G=0，L=0）u式中：式中：P1被测件输入端的入射功率，单位为瓦被测件输入端的入射功率，单位为瓦(W)或毫瓦或毫瓦(mW)；uP2被测件输出端的出射功率，单位为瓦被测件输出端的出射功率，单位为瓦(W)或毫瓦或

2、毫瓦(mW)；uG信号源端反射系数；信号源端反射系数；uL负载端反射系数。负载端反射系数。负载被测件信号源p1gp2L2第2页，共62页，编辑于2022年，星期二u衰减也可表示为匹配信号源与匹配负载直接连接时负载吸收的功率与被测件插入衰减也可表示为匹配信号源与匹配负载直接连接时负载吸收的功率与被测件插入到它们中间时同一负载吸收的功率之比，如图到它们中间时同一负载吸收的功率之比，如图312a)和和b)所示，用对数形式表示，所示，用对数形式表示，以分贝为单位。以分贝为单位。uA=10lg（PL1/PL2）u式中：式中：PL1匹配信号源与匹配负载直接连接时负载吸收的功率；匹配信号源与匹配负载直接连接

3、时负载吸收的功率；uPL2为被测件插入到匹配信号源与匹配负载中间时同一负载吸收的功率。为被测件插入到匹配信号源与匹配负载中间时同一负载吸收的功率。u衰衰减减的的单单位位为为分分贝贝，单单位位符符号号为为dB。要要提提醒醒注注意意的的是是：dB与与dBm是是不不同同的的。dBm是是功功率率的的单单位位，而而不不是是衰衰减减的的单单位位。0dBm表表示示功功率率为为1mW，10dBm表表示示0.1mW，+20dBm表示表示100mW。即。即uPdBm=10lg（PmW/1mW）。当信号功率从）。当信号功率从0dBm减小到减小到20dBm，则称为衰减，则称为衰减20dB。3第3页，共62页，编辑于2

4、022年，星期二u二二.电压衰减电压衰减u在在直直流流与与较较低低频频率率时时，信信号号的的幅幅度度常常用用电电压压表表示示。在在理理想想匹匹配配系系统统中中，由由被被测测件件的的入入射射电电压压与出射电压之比，用对数形式表示，称电压衰减。用符号与出射电压之比，用对数形式表示，称电压衰减。用符号Av表示。表示。uAv=20lg（V1/V2）u式中：式中：V1被测件的入射电压；被测件的入射电压；uV2被测件的出射电压。被测件的出射电压。u三三.起始衰减起始衰减u若被测件为可变衰减器，当可变衰减器置于起始零位时的衰减量称起始衰减，用若被测件为可变衰减器，当可变衰减器置于起始零位时的衰减量称起始衰减

5、，用A0表示。表示。uA0=10lg（PL1/PL2）u式中：式中：PL1匹配信号源与匹配负载直接连接时负载吸收的功率；匹配信号源与匹配负载直接连接时负载吸收的功率；uPL2可变衰减器置于起始零位插入到中间时同一负载吸收的功率。可变衰减器置于起始零位插入到中间时同一负载吸收的功率。u4第4页，共62页，编辑于2022年，星期二u四增量衰减四增量衰减u增增量量衰衰减减又又称称衰衰减减增增量量。若若被被测测件件为为可可变变衰衰减减器器，可可变变衰衰减减器器调调到到某某刻刻度度位位置置时时相相对对于于起起始零位时所增加的衰减量称增量衰减。始零位时所增加的衰减量称增量衰减。uA=10lg（PL2/PL

6、2）u式中：式中：PL2可变衰减器置于起始零位插入到匹配源和匹配负载间时负载吸收的功率；可变衰减器置于起始零位插入到匹配源和匹配负载间时负载吸收的功率；uPL2可变衰减器调到某刻度位置时同一负载吸收的功率。可变衰减器调到某刻度位置时同一负载吸收的功率。5第5页，共62页，编辑于2022年，星期二u五插入损失五插入损失u由由于于衰衰减减是是在在理理想想匹匹配配系系统统条条件件下下定定义义的的，实实际际情情况况不不可可能能实实现现理理想想匹匹配配，因此不可能测得定义的衰减量。插入损失就是针对不匹配系统定义的。因此不可能测得定义的衰减量。插入损失就是针对不匹配系统定义的。u对对于于任任何何要要求求测

7、测量量传传输输特特性性的的被被测测件件，可可假假设设为为一一个个二二端端口口网网络络，网网络络输输入入端端所所接接系系统统设设为为等等效效信信号号源源简简称称信信号号源源，网网络络输输出出端端所所接接系系统统设设为为等等效效负负载载简简称称负负载载，如如图图313所所示。示。u图图313二端口网络的插入损耗二端口网络的插入损耗u二端口网络信号源负载b2b1a2a1端口1端口26第6页，共62页，编辑于2022年，星期二u令令P1表示当反射系数为表示当反射系数为g的信号源与反射系数为的信号源与反射系数为L的负载直接相接时负载吸收的功率，的负载直接相接时负载吸收的功率，设信号源和负载间插入一个二端

8、口网络使负载吸收的功率减小到设信号源和负载间插入一个二端口网络使负载吸收的功率减小到P2，则二端口网，则二端口网络的插入损失为：络的插入损失为：uL=10lg(P1/P2)(316)u（G，L不为零）不为零）u1.插入损失与网络散射参数的关系插入损失与网络散射参数的关系u二二端端口口网网络络的的S参参数数（即即散散射射参参数数）为为S11，S12，S21，S22，网网络络输输入入与与输输出出复复数数波波幅幅有有如下关系：如下关系：ub1=S11a1+S12a2(317)ub2=S21a1+S22a2(318)u7第7页，共62页，编辑于2022年，星期二ua1，a2分别为二端口网络输入端和输出

9、端的入射波波幅；分别为二端口网络输入端和输出端的入射波波幅；ub1，b2分别为二端口网络输入端和输出端的出射波波幅；分别为二端口网络输入端和输出端的出射波波幅；uS11，S22分分别别为为二二端端口口输输入入端端和和输输出出端端的的反反射射系系数数（当当端端口口1接接信信号号源源，端端口口2接接匹匹配配负负载载，则则2=0，由由式式(317)得得S11=b1/a1，所所以以S11为为端端口口2全全匹匹配配时时看看向向端端口口1的的电电压压反射系数；同样，反射系数；同样，S22为端口为端口1全匹配时看向端口全匹配时看向端口2的电压反射系数。）；的电压反射系数。）；uS21，S12分分别别为为二二

10、端端口口网网络络的的正正向向和和反反向向传传输输系系数数（S21为为端端口口2全全匹匹配配时时，由由端端口口1到到端端口口2的电压传输系数；同样，的电压传输系数；同样，S12为端口为端口1全匹配时，由端口全匹配时，由端口2到端口到端口1的电压传输系数。）的电压传输系数。）uu8第8页，共62页，编辑于2022年，星期二u插入损耗插入损耗L为：为：u由由式式(3110)可可见见,插插入入损损耗耗不不仅仅与与二二端端口口网网络络的的特特性性（S参参数数）有有关关，而而且且与与系系统统的的匹匹配配情情况况（G，L）有有关关。同同一一被被测测件件在在不不同同的的系系统统中中插插入入损损耗耗大大小小是是

11、不不一一样样的的。因此，从定义而言，插入损耗不宜用于作为描述元器件特性的术语。因此，从定义而言，插入损耗不宜用于作为描述元器件特性的术语。9第9页，共62页，编辑于2022年，星期二u2.衰减与衰减与S参数的关系参数的关系u根根据据插插入入损损耗耗的的公公式式，当当在在理理想想匹匹配配系系统统中中，即即源源端端和和负负载载端端反反射射系系数数均均为为零零时时（G=L=0）,u得到衰减的得到衰减的S参数表达式：参数表达式：u由由此此可可见见，衰衰减减是是表表征征二二端端口口网网络络特特性性的的参参量量，它它与与所所接接系系统统无无关关。因因此此，我我们们用用衰衰减减作作为为描描述述元元器器件件特

12、特性性的的术术语语。在在实实际际测测量量系系统统中中，由由于于不不可可能能理理想想匹匹配配，使使衰衰减减测测量量结结果果与与定定义义的的衰衰减减有有差差别别，因因此此要要考考虑虑由由失失配配引引入入的的测测量量不不确确定定度。度。10第10页，共62页，编辑于2022年，星期二u六六.衰减的反射分量和损耗分量衰减的反射分量和损耗分量u衰衰减减是是二二端端口口网网络络自自身身的的特特性性，实实质质上上，它它包包含含两两个个分分量量，一一部部分分衰衰减减是是由由于于二二端端口口网网络络的的端端口口反反射射引引起起，称称衰衰减减的的反反射射分分量量；另另一一部部分分衰衰减减是是网网络络的的吸吸收收耗

13、耗散散引引起起，称称衰衰减减的的损损耗分量。耗分量。uu1.衰减的反射分量衰减的反射分量AR为：为：uu式中：式中：Pi二端口网络的入射功率；二端口网络的入射功率；uPR二端口网络输入端的反射功率；二端口网络输入端的反射功率；uPi与与PR之之差差为为二二端端口口网网络络的的吸吸收收功功率率。由由网网络络的的入入射射功功率率与与吸吸收收功功率率之之比比得得到到衰衰减减的的反射分量。反射分量。11第11页，共62页，编辑于2022年，星期二u2.衰减的损耗分量衰减的损耗分量Ad为：为：uuu式中：式中：PL匹配负载的吸收功率。匹配负载的吸收功率。u由网络的吸收功率与负载的吸收功率之比得到衰减的损

14、耗分量。由网络的吸收功率与负载的吸收功率之比得到衰减的损耗分量。12第12页，共62页，编辑于2022年，星期二u3.AR,Ad和和A的的S参数表达式：参数表达式：u由于衰减是在匹配条件下定义的，因此：由于衰减是在匹配条件下定义的，因此：uu所以，衰减的反射分量所以，衰减的反射分量AR为：为：uuu衰减的损耗分量衰减的损耗分量Ad为：为：uu衰减衰减A由两个分量组成由两个分量组成13第13页，共62页，编辑于2022年，星期二u七七.替代损耗替代损耗u在在任任意意系系统统中中，第第一一个个二二端端口口网网络络插插入入时时负负载载吸吸收收的的功功率率与与第第二二个个二二端端口口网网络络代替第一个

15、插入时负载吸收的功率之比用分贝为单位表示，称为替代损耗代替第一个插入时负载吸收的功率之比用分贝为单位表示，称为替代损耗Ls。uu在在校校准准可可变变衰衰减减器器时时，也也就就是是两两次次刻刻度度放放置置时时负负载载分分别别吸吸收收的的功功率率之之比比。式式中中S与与S”分分别别表表示第一次和第二次时的网络参数。示第一次和第二次时的网络参数。u当当g，L为零时的替代损耗即增量衰减为零时的替代损耗即增量衰减A：u14第14页，共62页，编辑于2022年，星期二u八网络效率八网络效率u当当二二端端口口网网络络接接入入任任意意系系统统中中，负负载载吸吸收收的的功功率率与与二二端端口口网网络络输输入入端

16、端吸吸收收的的功功率率之之比比称称为网络效率，一般用比值表示，符号为为网络效率，一般用比值表示，符号为。uu当接匹配负载时，网络效率与衰减的损耗分量有如下的关系：当接匹配负载时，网络效率与衰减的损耗分量有如下的关系：u15第15页，共62页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 常用衰减器简介常用衰减器简介u衰减器的种类很多。根据衰减器的不同用途，有：衰减器的种类很多。根据衰减器的不同用途，有：u标准衰减器、标准衰减器、u隔离衰减器、隔离衰减器、u电平调节衰减器、电平调节衰减器、u传递标准衰减器等；传递标准衰减器等；u根据输出形式不同，有：波导衰减器、同轴衰减器；根据输出形式不同，有：波导衰减

17、器、同轴衰减器；u根据衰减量的可变情况，有固定式、步进式、连续可变式；根据衰减量的可变情况，有固定式、步进式、连续可变式；u根据原理不同，有电阻式、感应式、截止式、回转式、吸收式等衰减器。根据原理不同，有电阻式、感应式、截止式、回转式、吸收式等衰减器。u一般，衰减器的主要指标包括衰减量及其最大允许误差，电压驻波比，频率响应，承受功一般，衰减器的主要指标包括衰减量及其最大允许误差，电压驻波比，频率响应，承受功率，分辨力，重复性等。在第二章中将介绍几种不同原理的常用衰减器。率，分辨力，重复性等。在第二章中将介绍几种不同原理的常用衰减器。16第16页，共62页，编辑于2022年，星期二第二章第二章

18、常用的衰减器常用的衰减器u衰衰减减器器的的种种类类很很多多,对对衰衰减减器器的的分分类类根根据据不不同同的的划划分分规规则则可可分分为为多多种种形形式式，这这在在第第一一章章中中已已经经作作了了简简要要介介绍绍。根根据据不不同同的的工工作作原原理理，衰衰减减器器可可分分为为:电电阻阻式式、感感应应式式、截截止止式、回转式、吸收式等几种。式、回转式、吸收式等几种。u第一节电阻式衰减器第一节电阻式衰减器u电电阻阻式式衰衰减减器器通通常常由由电电阻阻分分压压基基本本单单元元组组成成，基基本本单单元元有有T型型和和型型两两种种，电电阻阻式式衰衰减减器器多多为为同同轴轴型型，一一般般，3GHz以以下下时

19、时可可用用棒棒状状电电阻阻，3GHz以以上上时时用用微微带带薄薄膜膜电阻。通常有固定衰减器和步进衰减器两种。电阻。通常有固定衰减器和步进衰减器两种。u一一.T型电阻式衰减器型电阻式衰减器uT型电阻式衰减器基本单元见图型电阻式衰减器基本单元见图321。R1R1R2Z0V2V1Z0图3-2-1T型电阻式衰减器基本单元17第17页，共62页，编辑于2022年，星期二u若要求衰减量为若要求衰减量为A，uu则传输系数则传输系数K为为：uT型衰减器基本单元中，电阻型衰减器基本单元中，电阻R1和和R2可按以下公式计算可按以下公式计算：uuu式中：式中：R1串臂电阻，单位为串臂电阻，单位为；uR2分流电阻。单

20、位为分流电阻。单位为。18第18页，共62页，编辑于2022年，星期二u二二型电阻式衰减器型电阻式衰减器u型电阻式衰减器的基本单元电路图见图型电阻式衰减器的基本单元电路图见图322。u型电阻式衰减器基本单元中电阻型电阻式衰减器基本单元中电阻R3和和R4可按以下公式设计：可按以下公式设计：uZ0R3R4R4Z0图3-2-2型电阻式衰减器基本单元19第19页，共62页，编辑于2022年，星期二u三平衡式电阻衰减器u在在通通信信等等领领域域，常常采采用用平平衡衡式式电电阻阻衰衰减减器器，它它是是由由两两个个相相同同阻阻值值电电阻阻的的T型型或或型型衰衰减减基基本本单单元元组组合合而而成成。常常用用的

21、的特特性性阻阻抗抗有有150，300，600等等。T型型平平衡衡式式电电阻阻衰衰减减器器和和型型平平衡衡式式电电阻阻衰衰减减器器的的基基本本单单元元分分别别示示于于图图323和和图图324。设设计计平平衡衡式式电电阻阻衰衰减减器器时时，电电阻阻的的计计算算公公式式与与一一般般电电阻阻衰衰减减器器的的公公式式相相同同，但但应应注注意意要要用用Z0/2代代替替原原来来公式中的公式中的Z0。u图图323T型平衡式电阻衰减器基本单元型平衡式电阻衰减器基本单元图图324型平衡式电阻衰减器基本单元型平衡式电阻衰减器基本单元20第20页，共62页，编辑于2022年，星期二u四薄膜电阻式衰减器四薄膜电阻式衰减

22、器u薄膜电阻式衰减器示意图见图薄膜电阻式衰减器示意图见图3-2-53-2-5。u 薄薄膜膜电电阻阻衰衰减减器器是是由由薄薄膜膜电电阻阻片片和和同同轴轴外外导导体体构构成成的的同同轴轴衰衰减减器器。薄薄膜膜电电阻阻是是由由在在高高频频陶陶瓷瓷基基片片上上溅溅射射一一层层极极薄薄的的钽钽电电阻阻材材料料，经经光光刻刻，腐腐蚀蚀等等工工艺艺做做成成。它它相相当当于于无无限限多多个个T T型型衰衰减减基基本本单单元元组组成成。薄薄膜膜中中间间的的电电阻阻较较小小，相相当当于于串串臂臂电电阻阻；薄薄膜膜两两边边的的电电阻阻较较大大，相相当当于于分分流流电电阻阻。薄薄膜膜电电阻阻衰衰减减器器具具有有非非常

23、常宽宽的的频频率率范范围围，现现已已可可做做到到一一个个衰衰减减器器覆覆盖盖DC DC 40 40 GHzGHz。因因此此是是目目前前使使用用最最广广泛泛的的衰衰减减器器。其其缺缺点点是是：虽虽然然可可用用理理论论计计算算其其衰衰减减量量和和特特性性阻阻抗抗，但但实实际际上上衰衰减减量量还还与与薄薄膜膜工工艺艺和和材材料料有有很很大大关关系系，因因此此准准确确度度较较差，需要用校准装置校准后使用。差，需要用校准装置校准后使用。图3-2-5薄膜电阻式衰减器示意图陶瓷基片同 轴 内 导体同 轴 外 导体分流电阻串联电阻21第21页，共62页，编辑于2022年，星期二u五步进式电阻衰减器五步进式电阻

24、衰减器u串联开关型步进衰减器，见图串联开关型步进衰减器，见图326所示所示(以以1dB步进的步进的10dB衰减器为例衰减器为例)。u每每一一个个衰衰减减节节相相当当于于一一个个固固定定衰衰减减器器，把把衰衰减减节节组组合合成成步步进进衰衰减减器器。这这种种型型式式的的优优点点是是只只需需4个个衰衰减减基基本本单单元元就就能能构构成成一一个个十十进进步步进进衰衰减减器器，一一般般步步进进量量有有0.01dB，0.1dB，1dB，10dB。最最大大衰衰减减量量可可达达100dB。同同轴轴步步进进式式衰衰减减器器具具有有体体积积小小，结结构构坚坚固固，电电性性能能稳稳定定，频频率率范范围围宽宽，起起

25、始始衰衰减减小小等等优优点点。设设计计和和制制造造良良好好的的衰衰减减器器具具有有小小于于0.0001dB/（dB）的的温温度度系系数数和和低低于于0.0003dB/(dBW)的的功功率率敏敏感感度度，频频率率范范围围可可为为018GHz，起起始始衰衰减减接接近近零零。当当使使用用程程控控开开关关时时，可可用用于于能能自自动动控控制制衰衰减减量量的的自自动动化系统中。化系统中。图3-2-6串联开关型步进电阻衰减器22第22页，共62页，编辑于2022年，星期二第二节第二节感应分压器式衰减器感应分压器式衰减器u感应分压器又称比率变压器，它是工作于音频的准确度非常高的步感应分压器又称比率变压器，它

26、是工作于音频的准确度非常高的步进衰减器。一台七位感应分压器包括了七个非常准确抽头的自耦变进衰减器。一台七位感应分压器包括了七个非常准确抽头的自耦变压器，采用优质开关相互连接，这种连接方法使输出电压对输入电压器，采用优质开关相互连接，这种连接方法使输出电压对输入电压的分压比按压的分压比按1107的步进量从的步进量从0变到变到1。这种感应分压器的工作频率为这种感应分压器的工作频率为10Hz1MHz，但在，但在1kHz10kHz左右可获得最高准确度。左右可获得最高准确度。u若若感感应应分分压压器器的的输输入入和和输输出出电电压压分分别别为为V1和和V2，则则感感应应分分压压器器的的分分压压比比D为：

27、为：uD=V2/V1(327)u衰减增量衰减增量A为：为：uA=20log（D1/D2）(328)u式中：式中：D1第一次平衡指示时感应分压器的分压比；第一次平衡指示时感应分压器的分压比；uD2第二次平衡指示时感应分压器的分压比。第二次平衡指示时感应分压器的分压比。u23第23页，共62页，编辑于2022年，星期二u第三节第三节截止式衰减器截止式衰减器u截止式衰减器因其结构如活塞，故又称活塞式衰减器。其基本工作原理是：电磁波在截止截止式衰减器因其结构如活塞，故又称活塞式衰减器。其基本工作原理是：电磁波在截止波导内，其电场强度随距离呈指数衰减，如图波导内，其电场强度随距离呈指数衰减，如图327所

28、示。所示。uuu滤膜器激励电极接收电极lEl=E0e-l图3-2-7截止式衰减器的工作原理图24第24页，共62页，编辑于2022年，星期二u当当截截面面均均匀匀的的圆圆截截止止波波导导输输入入端端用用激激励励电电极极激激励励起起单单一一振振荡荡模模式式电电磁磁波波时时，电电磁磁波波波波幅幅E沿沿波导呈指数衰减：波导呈指数衰减：u式中：式中：E输入端某参考面的场强；输入端某参考面的场强；u衰减常数；衰减常数；u接收电极到参考面的距离。接收电极到参考面的距离。u当接收电极从当接收电极从1移到移到2时，衰减增量时，衰减增量A为：为：u当当 1时，时，A8.686（dB）u由由此此可可见见，衰衰减减

29、量量连连续续可可变变，并并且且与与成成线线性性正正比比，由由于于距距离离长长度度的的测测量量准准确确度度很很高高，因因此此，截截止止式式衰衰减减器器可可以以达达到到很很高高的的准准确确度度。例例如如30MHz截截止止式式衰衰减减器器的的分分辨辨力力可可达达到到0.002dB，衰衰减减量量大大于于100dB，最最大大允允许许误误差差达达0.005dB/10dB。可可以以作作为为标标准准衰衰减减器器或或衰衰减传递标准。减传递标准。25第25页，共62页，编辑于2022年，星期二第四节第四节回转式衰减器回转式衰减器u回回转转式式衰衰减减器器为为波波导导衰衰减减器器，根根据据它它的的原原理理又又称称极

30、极化化式式衰衰减减器器。它它由由三三段段波波导导串串联联而而成成，两两端端为为固固定定的的矩矩形形转转圆圆形形过过渡渡波波导导，中中间间为为可可转转动动的的圆圆波波导导。每每段段波波导导内内装装有有衰衰减减片片，两两端端波波导导段段内内的的衰衰减减片片与与矩矩形形波波导导的的宽宽臂臂并并行行，中中间间波波导导段段内内的的衰衰减减片片沿沿圆圆波波导导截截面面的的直直径径方方向向放放置置，可可随随圆圆波波导导的的转转动动而而转转动动，其其结结构构示示意意图图如如图图328所所示示。当当转转动动圆圆波波导导到到使使三三片片衰衰减减片片在在同同一一平平面面上上时时，为为零零刻刻度度（=0）。衰衰减减量

31、量可可以以通通过过回回转的角度转的角度计算得到，其工作原理如图计算得到，其工作原理如图329所示。所示。u衰减片衰减片u圆波导圆波导u矩形矩形圆过渡波导圆过渡波导u图图328回转式衰减器结构示意图回转式衰减器结构示意图u回转式衰减器从回转式衰减器从0转到转到时的衰减增量时的衰减增量A为：为：u26第26页，共62页，编辑于2022年，星期二第五节波导吸收式衰减器第五节波导吸收式衰减器u波波导导吸吸收收式式衰衰减减器器是是将将衰衰减减片片置置于于波波导导中中垂垂直直于于波波导导宽宽边边，当当衰衰减减片片并并行行于于波波导导窄窄边边移移动动时时，衰减量发生变化。其结构原理图见图衰减量发生变化。其结

32、构原理图见图3210。axa)b)c)图3-2-10波导吸收式衰减器的原理和结构示意图a)电场沿矩形波导宽壁的分布b)吸收式衰减器示意图c)原理图27第27页，共62页，编辑于2022年，星期二u吸收式衰减器的衰减量吸收式衰减器的衰减量A的表达式为：的表达式为：u式中：式中：A0起始衰减，即当起始衰减，即当=0时的衰减量，一般时的衰减量，一般A00,单位为单位为dB；u波导宽臂的宽度波导宽臂的宽度,单位为毫米；单位为毫米；u波导中衰减片离窄边的距离，单位为毫米；波导中衰减片离窄边的距离，单位为毫米；uA0+AV衰减片位于波导中心（衰减片位于波导中心（=/2）时的衰减量）时的衰减量,单位为单位为

33、dB。u由由于于实实际际上上衰衰减减量量还还受受到到衰衰减减片片与与波波导导壁壁之之间间分分布布电电容容的的影影响响，因因此此上上述述计计算算公公式式是是近近似的，通常要由衰减校准装置校准，给出校准曲线后使用。似的，通常要由衰减校准装置校准，给出校准曲线后使用。uAuBu图3-2-11吸收式衰减器校准曲线示意图28第28页，共62页，编辑于2022年，星期二第六节第六节PIN电调衰减器电调衰减器u用用PIN二极管制成同轴可变衰减器，其结构原理图见图二极管制成同轴可变衰减器，其结构原理图见图3212。uPIN电电调调衰衰减减器器就就是是由由PIN二二极极管管构构成成的的电电容容分分压压器器，按按

34、图图3212的的原原理理构构成成时时，随随着着偏压加大，衰减减小，实现了衰减量的电调节。偏压加大，衰减减小，实现了衰减量的电调节。uPIN电电调调衰衰减减器器可可以以实实现现微微波波频频率率下下宽宽频频带带工工作作，其其功功率率容容量量大大，结结构构坚坚固固，体体积积很很小小，易易实实现现程程控控。一一般般用用作作电电平平调调节节衰衰减减器器，也也可可用用于于信信号号稳稳幅幅电电路路，随随着着智智能能仪仪器器的的发发展展，应应用用非非常常广广泛泛。对对于于可可程程控控的的PIN衰衰减减器器，按按程程控控码码校校准准其其衰衰减减量量后后，可可在在自自动动化化测测试试系系统统中使用。中使用。图3-

35、2-12PIN二极管电调衰减器原理图宽频带小驻波直流回路外导体内导体29第29页，共62页，编辑于2022年，星期二第三章第三章衰减测量与校准方法衰减测量与校准方法u衰衰减减测测量量方方法法和和标标准准衰衰减减器器的的校校准准方方法法是是一一样样的的，仅仅仅仅在在于于后后者者要要求求更更高高的的准准确确度度。方方法法种种类类很很多多，最最常常用用的的方方法法是是替替代代法法，即即通通过过与与标标准准衰衰减减器器比比较较而而测测量量被被测测件件的的衰衰减减。除除替替代代法法外外，还还有有功功率率比比法法，时时间间间间隔隔法法，信信号号幅幅度度倍倍增增法法，调调配配反反射射计计法法，Q值值法法，网

36、网络络分分析析仪仪法法等等。既既可可以以购购置置衰衰减减校校准准装装置置，也也可可以以根根据据需需要要，即即根根据据所所需需的的频频率率，量量程程，和和要要求求的的最最大大允允许许误误差差来来选选择择某某种种方方法法，由由自自己己组建系统。现将常用的校准方法及其典型装置简单介绍如下。组建系统。现将常用的校准方法及其典型装置简单介绍如下。30第30页，共62页，编辑于2022年，星期二第一节射频替代法第一节射频替代法u将将被被测测衰衰减减量量与与在在同同频频率率上上的的标标准准衰衰减减器器的的衰衰减减量量进进行行比比较较，实实现现衰衰减减测测量量的的方方法法称称为为射射频频替替代代法法。有有时时

37、又又称称高高频频替替代代法法或或同同频频率率替替代代法法。通通常常可可分分为为串串联联射射频频替替代代法法和和并并联联射射频频替代法两种。替代法两种。u一串联射频替代法一串联射频替代法u串联射频替代法的原理框图见图串联射频替代法的原理框图见图331，它是将被测衰减器与标准衰减器串联起来。，它是将被测衰减器与标准衰减器串联起来。信号源隔离器标准衰减器隔离器被测件隔离器检波器电平指示器调制信号接收机图3-3-1串联射频替代法的基本原理框图31第31页，共62页，编辑于2022年，星期二u二并联射频替代法二并联射频替代法u并联射频替代法原理框图见图并联射频替代法原理框图见图332。u由由于于被被测测

38、衰衰减减器器与与标标准准衰衰减减器器是是并并联联的的，只只要要每每次次调调到到指指示示不不变变，则则被被测测衰衰减减增增量量可可由由标标准准衰衰减减器器衰减增量替代。衰减增量替代。1kHz方波发生器30MHz晶振标准衰减器30MHz晶振被测衰减器电平调节衰减器30MHz中放检波与选放相位检波器反向方波调制参考信号图3-3-330MHz并联射频替代法衰减校准系统32第32页，共62页，编辑于2022年，星期二u三射频替代法的优缺点三射频替代法的优缺点u射射频频替替代代法法的的优优点点是是：由由于于被被测测衰衰减减量量用用同同频频率率标标准准衰衰减减量量替替代代得得到到，衰衰减减测测量量不不受受检

39、检测测器器的的非非线线性性影影响响。因因此此只只要要信信号号源源输输出出功功率率大大和和接接收收指指示示系系统统灵灵敏敏度度高高，量量程程可可以以非非常常大大，例例如如量量程程可可达达130140dB。u缺缺点点是是：必必须须具具有有与与被被测测件件同同频频率率的的标标准准衰衰减减器器，目目前前，尚尚难难制制造造准准确确度度能能与与中中频频标标准准衰衰减减器器同同样样高高的的射射频频标标准准衰衰减减器器。因因此此，射射频频替替代代法法不不是是衰衰减减测测量量方方法法中中最最准准确确的的方方法法，但但是是是是衰衰减减测测量量量量程程最最大大的的方方法法。射射频频替替代代法法没没有有现现成成的的校

40、校准准装装置置可可买买到到，选选用用这这种种方方法法时时需需要要自自己己组组建建校校准准系统系统33第33页，共62页，编辑于2022年，星期二第二节第二节中频替代法和低频替代法中频替代法和低频替代法u中中频频替替代代法法的的基基本本工工作作原原理理是是用用外外差差变变频频方方法法将将微微波波或或高高频频信信号号线线性性地地变变换换成成固固定定的的中中频频信信号号，用用准准确确度度很很高的中频标准衰减器的衰减量来替代被测衰减量。高的中频标准衰减器的衰减量来替代被测衰减量。u一串联中频替代法一串联中频替代法u以我国生产的以我国生产的RS12及美国生产的及美国生产的AIL136型测量接收机为代表产

41、品的串联中频型测量接收机为代表产品的串联中频u替代法原理框图见图替代法原理框图见图334。u串串联联中中频频替替代代法法是是将将稳稳定定的的射射频频信信号号经经被被测测衰衰减减器器后后加加到到线线性性混混频频器器上上，混混频频器器输输出出的的中中频频信信号号经经前前置置放放大大器器放放大大，以以补补偿偿截截止止式式衰衰减减器器的的起起始始衰衰减减。工工作作在在固固定定中中频频上上的的标标准准衰衰减减器器可可以以有有很很高高的的准准确确度度。由由标标准准衰衰减减器器输输出出的的信信号号经经中中放放检检波波后后指指示示在在某某一一恒恒定定电电平平。被被测测衰衰减减增增量量由由标标准衰减器减小的衰减

42、量替代。准衰减器减小的衰减量替代。信号源被测衰减器混频器本振前置中放截止式衰减器 主中放检波 RC网络指示器图3-3-4串联中频替代法原理框图34第34页，共62页，编辑于2022年，星期二u二并联中频替代法二并联中频替代法u以我国生产的以我国生产的TO7和美国生产的和美国生产的VM3型衰减校准装置为典型代表，其原理框图见图型衰减校准装置为典型代表，其原理框图见图335。uu并并联联中中频频替替代代法法与与串串联联替替代代法法的的比比较较：1，当当采采用用截截止止式式衰衰减减器器作作标标准准衰衰减减器器时时，并并联联替替代代法法只只要要增增加加30MHz晶晶振振的的输输出出幅幅度度，就就可可以

43、以比比较较容容易易地地避避开开截截止止式式衰衰减减器器起起始始衰衰减减量量，从从而而减减小小衰衰减减器器非非线线性性引引入入的的不不确确定定度度。串串联联替替代代法法要要用用增增加加前前放放的的放放大大量量来来解解决决，就就会会增增加加噪噪声声，减减小小量量程程。2，并并联联替替代代时时，两两路路信信号号快快速速比比较较，可可以以大大大大减减小小放放大大器器增增益益不不稳稳定定引引入入的的测测量量不不确确定定度度。3，使使用用方方波调制，便于采用相位检波器和零指示器，提高了灵敏度和分辨力。波调制，便于采用相位检波器和零指示器，提高了灵敏度和分辨力。u信号源被测衰减器混频器本振中频振荡器标准衰减

44、器电子开关中放检波选放相检指示器方波发生器AGC图3-3-5典型的并联中频替代法原理框图35第35页，共62页，编辑于2022年，星期二u三低中频替代法三低中频替代法u串联低中频替代法的原理框图见图串联低中频替代法的原理框图见图336。u同步锁相信号源被测衰减器混频器射频跟随器感应分压器高阻放大器放大检波差分放大基准电压指示器本振图3-3-6串联低中频替代法的原理框图低中频替代法的优点：低中频替代法的优点：1.采用感应分压器作为中频标准衰减器，使衰减测量的不确定度降低了一个数量级；采用感应分压器作为中频标准衰减器，使衰减测量的不确定度降低了一个数量级；2.中频频率降低后，使中放带宽可以做的非常

45、窄，大大减小了噪声引入的不确定度；中频频率降低后，使中放带宽可以做的非常窄，大大减小了噪声引入的不确定度；3.10kHz放大器可以做得增益非常稳定，避免了一般串联替代法由于增益不稳引入不确定度的缺点；放大器可以做得增益非常稳定，避免了一般串联替代法由于增益不稳引入不确定度的缺点；4.感应分压器价格低廉，系统组建方便，重复性好；采用频率合成信号源，可以覆盖很宽的频率范围。感应分压器价格低廉，系统组建方便，重复性好；采用频率合成信号源，可以覆盖很宽的频率范围。低中频替代法的缺点：低中频替代法的缺点：1.量程不够大；量程不够大；2.感应分压器为手动，若程控就会降低准确度；感应分压器为手动，若程控就会

46、降低准确度；3.对信号的频率稳定性要求高。对信号的频率稳定性要求高。36第36页，共62页，编辑于2022年，星期二u四矢量中频替代法四矢量中频替代法u以以美美国国WE公公司司生生产产的的VM4B为为典典型型仪仪器器的的衰衰减减和和信信号号校校准准装装置置，采采用用了了矢矢量量中中频频替替代代技技术术，扩扩大大了了衰衰减减测测量量量量程程，衰衰减减与与相相移移同同时时测测量量，并并采采用用微微处处理理器器提提高高了了智能化和自动化程度。其原理框图见图智能化和自动化程度。其原理框图见图337。u源锁相电路本振功分器信号源放大器混频器中放矢量和中放中放中放矢量和放大器混频器去耦去耦被测衰减器微处理

47、器PSD移相PSDPSDPSD标准衰减器标准衰减器标准移相器标准移相器移相图3-3-7矢量中频替代法的原理框图37第37页，共62页，编辑于2022年，星期二u目前为止，目前为止，VM4B还是技术较为先进的商品装置。它采用双通道，大大减小了由于还是技术较为先进的商品装置。它采用双通道，大大减小了由于信号幅度不稳引入的测量不确定度；每个通道用两个相位检波器（信号幅度不稳引入的测量不确定度；每个通道用两个相位检波器（PSD），一个控制），一个控制移相器，使两路信号准确反相，另一个控制标准衰减器，使两路信号幅度相等，移相器，使两路信号准确反相，另一个控制标准衰减器，使两路信号幅度相等，达到平衡后显示

48、出相移及衰减量。标准衰减器采用可程控的达到平衡后显示出相移及衰减量。标准衰减器采用可程控的10dB（13个步级）和个步级）和1dB（15个步级）的步进电阻式衰减器，工作频率为中频个步级）的步进电阻式衰减器，工作频率为中频1.25MHz,总衰减量为总衰减量为145dB。小于小于1dB衰减量时，则通过衰减量时，则通过A/D变换后由微处理器计算出来。变换后由微处理器计算出来。u装置内具有窄频段锁相本振并采用谐波混频方案。由于中放带宽很窄，并采用时间积装置内具有窄频段锁相本振并采用谐波混频方案。由于中放带宽很窄，并采用时间积分技术使该装置具有很高的灵敏度（达分技术使该装置具有很高的灵敏度（达140dB

49、m），频率范围），频率范围10MHz18GHz，衰减，衰减测量范围测量范围大于大于100dB，分辨力，分辨力0.001dB，仪器的允许误差极限为，仪器的允许误差极限为0.02dB/10dB。38第38页，共62页，编辑于2022年，星期二u五、常用的衰减校准装置五、常用的衰减校准装置u在在一一些些商商品品装装置置中中，常常采采用用中中频频替替代代法法和和射射频频替替代代法法相相结结合合的的原原理理，综综合合了了两两种种方方法法的长处，达到量程大和高准确度的特点。的长处，达到量程大和高准确度的特点。uHP8902A或或HP8902AT是目前使用最为广泛的衰减和信号校准装置，其基本装置是是目前使用

50、最为广泛的衰减和信号校准装置，其基本装置是HP8902A，工作频率范围为，工作频率范围为100kHz1300MHz。当采用外差混频法扩展到。当采用外差混频法扩展到26.5GHz时仪器型号为时仪器型号为HP8902AT。HP8902A也采用串联中频替代法与射频替代法相结合的原理。也采用串联中频替代法与射频替代法相结合的原理。HP8902A具有很大具有很大的量程（量程为大于的量程（量程为大于100dB）和很高的准确度（允许误差极限为）和很高的准确度（允许误差极限为0.02dB/10dB）。）。HP8902A除了在衰减测量技术方面有上述优点外，还有测量功率电平和调制度等功能。除了在衰减测量技术方面有