用于75Ω測(cè)量的CATV最小損耗衰減器

介紹

通過最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路可以用50Ω的測(cè)試設(shè)備對(duì)寬帶的75Ω電路，例如CATV調(diào)諧IC，電纜上行放大器，和衛(wèi)星DBS調(diào)諧IC進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)使用最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路時(shí)，你必須清楚是使用MLP的電壓損耗還是功率損耗。由于阻抗變換的原因，一個(gè)最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路的功率損耗的數(shù)量是不同于電壓損耗的。很明顯，用于功率測(cè)量的功率損耗，阻抗從任何方向變換換結(jié)果都是一樣的。用于電壓測(cè)量的電壓損耗，則因?yàn)樽杩棺儞Q方向的不同而不同。

75Ω至50Ω的MLP特性摘要

圖1. 75Ω至50Ω最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路

圖1所示為75Ω至50Ω轉(zhuǎn)換MLP。75Ω'端可以看作一個(gè)75Ω裝置的電阻網(wǎng)絡(luò)。類似的，50Ω端可以看作一個(gè)50Ω裝置的電阻網(wǎng)絡(luò)。

表1所示表明了在從75Ω至50Ω變換或從50Ω至75Ω變換時(shí)功率衰減的值是相同的。然而，從75Ω變換到50Ω時(shí)電壓損耗的值要大于從50Ω變換到75Ω時(shí)電壓損耗的值。

表1. 75Ω至50Ω最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路的功率和電壓損耗。

通常的最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路的電阻值方程

圖2. 最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路

圖2所示為帶有信號(hào)源阻抗RS和負(fù)載阻抗RL的最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路.用一個(gè)L型衰減器來匹配高阻抗RS到低阻抗RL。(圖2假定RS > RL。) 這種最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路的電阻值由方程1和方程2[1]確定。

高阻至低阻信號(hào)通道

圖3所示最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)通道是從高阻抗到低阻抗,也就是從電路的左邊到右邊。

圖3. 最小功率衰減器從高阻到低阻的信號(hào)通道。

電壓損耗

在CATV系統(tǒng),信號(hào)電平用電壓?jiǎn)挝籨BmV [2]來衡量，即相對(duì)于1mV的分貝值.當(dāng)信號(hào)電平用電壓?jiǎn)挝槐硎緯r(shí),則要使用MLP的電壓損耗.根據(jù)圖3推導(dǎo)出以下常用的MLP電壓損耗等式，并且假定RS > RL.

根據(jù)圖3得：

電壓損耗用dB表示為：

將式4代入式5：

方程6.1為用RS和RL表示的電壓損耗方程，是把式1和式2代入到等式6后得到的結(jié)果。

功率損耗

當(dāng)信號(hào)電平使用如dBm的功率單位時(shí)，要使用到MLP功率損耗。dBm是相對(duì)于1mW的分貝值。典型測(cè)試裝置測(cè)量信號(hào)電平的單位為dBm。

MLP功率損耗的等式來自下面，圖3和圖4，假定RS > RL。原方程表明功率損耗由電壓加上一個(gè)電阻比率組成。功率損耗可用交付功率和可用功率之比來計(jì)算[3][4]。

圖4. 可用的完全匹配負(fù)載的功率

可用功率，PA，是負(fù)載完全匹配條件下得到的功率，如圖4所示。

從圖3可以看出，交付到負(fù)載的功率，PD，為：

V2可表示為：

將式10代入到式9：

功率損耗用dB可表示為：

將式8和式11代入到式12：

根據(jù)圖3，對(duì)于一個(gè)完全匹配的MLP：

將式16代入式15：

比較式18和式6來觀察功率損耗和電壓損耗的不同。功率損耗等于電壓損耗加上一個(gè)阻抗比率項(xiàng)的對(duì)數(shù)和。

方程18.1為用RS和RL表示的功率損耗等式，是將式1和式2代入到式18得到的結(jié)果：

從低阻到高阻的信號(hào)通道

為了保持討論的一致性當(dāng)討論從低至高阻抗信號(hào)通道時(shí)，圖5所示RS和RL在電路中的位置和圖3是相同的，雖然信號(hào)現(xiàn)在由相反的方向通過MLP。

圖5. 低阻至高阻信號(hào)通道的MLP

電壓損耗

根據(jù)圖5 所示：

電壓損耗用dB可表示為：

將式20代入式21:

用RS和RL表示電壓損耗的方程，即把式1和式2代入到式22。

功率損耗

由圖5，匹配到信號(hào)源和負(fù)載阻抗的功率損耗:

將式20代入式24。

還是只用RS和RL來表示功率損耗的方程，把式1和式2代入到式25。

比較式25和式22來觀察功率損耗和電壓損耗等式的不同。對(duì)于從低阻到高阻的信號(hào)通道，功率損耗等于電壓損耗和電阻比率的對(duì)數(shù)和。

75Ω到50Ω的MLP實(shí)例

參考前面圖2所示的MLP的方程可確定75Ω到50Ω的最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路的電阻值。選擇RS和RL分別為75Ω和50Ω。這也滿足RS > RL的假定。

由式1得：

用式6來確定75Ω至50Ω信號(hào)通道的電壓損耗。

用式18來確定75Ω至50Ω信號(hào)通道的功率損耗。

用式22來確定50Ω至75Ω信號(hào)通道的電壓損耗。

用式25來確定50Ω至75Ω信號(hào)通道的功率損耗。

注意到當(dāng)信號(hào)從任一方向通過時(shí)功率損耗是相同的，然而電壓損耗卻因信號(hào)方向的不同而不同。同樣，功率損耗和電壓損耗的不同歸于電阻比率項(xiàng)的不同。

結(jié)論

最小損耗阻抗轉(zhuǎn)換電路的功率損耗和電壓損耗由于信號(hào)源阻抗和負(fù)載阻抗的不同而不同。功率損耗等于電壓損耗和一個(gè)電阻比率項(xiàng)的對(duì)數(shù)和。

當(dāng)信號(hào)從任一方向通過時(shí)，功率損耗是相同的。然而，信號(hào)從高阻信號(hào)源到低阻負(fù)載時(shí)，電壓損耗要大的多。

當(dāng)進(jìn)行dBmV, dBμV或dBV或任何與電壓有關(guān)的測(cè)量時(shí)，要使用電壓損耗。當(dāng)進(jìn)行dBm或任何與功率有關(guān)的測(cè)量時(shí)，要使用功率損耗。

審核編輯：郭婷