多用控制元件衰減器的應用

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）作為一種提供衰減的電氣元器件，衰減器廣泛應用于各種電子設備中。比較官方的定義是，在指定的頻率范圍內，一種用以引入一預定衰減的電路。其能力一般以所引入衰減的分貝數(shù)及其特性阻抗的歐姆數(shù)進行標明。



無源與有源衰減器

衰減器主要可分為無源衰減器和有源衰減器兩種，無源衰減器還可以繼續(xù)細分為固定衰減器和可調衰減器，而有源衰減器一般與熱敏元件配合使用，以構成可變衰減器，裝置在放大器內用于自動增益或斜率控制電路中。

無源衰減器的主要架構是使用無源電阻網(wǎng)絡配合電感實現(xiàn)，無源衰減器可以表現(xiàn)出很好的線性度并且通常來說功耗較低。但是無源器件不可避免地存在插入損耗較大的問題，而且依賴于電感進行電路的匹配。

有源衰減器電路的構成為可變增益放大器或可編程增益放大器。有源結構天生就具有更高的增益和更低的插入損耗，這也意味著有源衰減器能獲得相比無源衰減器更大的衰減范圍。但它也有自身的劣勢，從結構來說，有源產(chǎn)生的附加相移會比無源結構大，并且在線性程度上不如后者好。

如果從衰減電平可不可變來看，可變衰減器還能繼續(xù)分類，一是采用模擬控制技術的電壓可變衰減器，一是采用數(shù)字控制技術的數(shù)字步進衰減器。電壓可變衰減器顧名思義可以持續(xù)調節(jié)衰減電平。這種模擬衰減器通常用于自動增益控制電路、校準校正，或者其他需要平穩(wěn)控制信號的處理。數(shù)字衰減器按照預先設置的衰減步長調節(jié)信號強度，能在較為復雜的RF設計中能保持不錯的功能完整性。

衰減器的應用

衰減器由電位器組成在調試中及電平調整中使用，這要求衰減器的輸入、輸出阻抗應和接口端匹配。另外，雖然衰減器的衰減量應和頻率無關，但前提是衰減器在頻率范圍內，也就是頻率特性要滿足應用的系統(tǒng)頻率范圍要求。所以應用系統(tǒng)的頻率范圍不同，衰減器的形式也不盡相同。

一個很典型的應用就是相控陣系統(tǒng)中調幅需要用到衰減器。在毫米波逐漸興起的今天，相控陣系統(tǒng)幫助毫米波解決了很多頻段帶來的困難。在相控陣的收發(fā)組件中，衰減器用來補償增益，補償由于移相器移相帶來的幅度誤差，這就需要衰減器能夠提供比較小的附件相移。

另一方面，衰減器在相控陣系統(tǒng)中還能用來控制天線幅度。衰減器抑制相控陣天線的波束旁瓣，讓相控陣系統(tǒng)能夠獲得更低的旁瓣電平，實現(xiàn)更好的定向性。所以通常在這種應用里，附件相移較大的有源衰減器并不吃香。這種系統(tǒng)需要衰減器有著高的步進精度和小的附加相移，才能幫助系統(tǒng)減小追蹤誤差和校準難度。

應用衰減器的基本原則

衰減部分自然是衰減器的主要組成，通常它包含一條與地串聯(lián)或并聯(lián)電阻的線路。目前最常見的是Π型衰減器和T型衰減器，這兩種類型相對簡單。電壓可變衰減器通常選擇這種配置，晶體管元件工作在非線性電阻區(qū)，利用基本元件的電阻特性，通過改變控制電壓來調節(jié)所需的衰減電平。像橋接T型衰減器、反射型衰減器的設計就更復雜一些，但是復雜的設計能帶來更多的優(yōu)勢，比如反射型能提供更寬動態(tài)范圍，平衡型能提供出色的VSWR和功率處理能力。

功率處理能力很關鍵，為了衰減器能夠安全地處理所需功率，在使用中需要選擇功率容量高于所需功率的衰減器。特別需要注意的是，如果是高溫環(huán)境下的應用，需要處理好衰減器的散熱問題，最好使用散熱性能更好的衰減器，否則散熱引起的功率容量變化可能讓衰減器超出它可承受的功率范圍。

阻抗匹配是同樣最基本的原則，不進行阻抗匹配會形成駐波或反射，影響測量精度。

小結

衰減器這種元器件可以起到很多作用，它既能調整電路中信號的大小，又能在測量電路中讀取被測網(wǎng)絡的衰減值。它還能改善阻抗匹配，夠緩沖阻抗的變化。運用衰減器，可以在很多終端應用設計中實施多種校準技術。