聊聊不一樣的衰減器Matching PAD

“有一說一”今天跟大家聊聊Matching PAD，這是一種特殊的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，由電阻構(gòu)成，損耗較大，因此也相當(dāng)于一個(gè)衰減器。

相對(duì)于電感、電容構(gòu)成的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)而言，Matching PAD具有更平坦的幅頻響應(yīng)、更好的阻抗匹配效果，廣泛應(yīng)用于廣播、電視信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)。

采用電阻設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò)是很有講究的，電阻畢竟會(huì)損耗信號(hào)，匹配網(wǎng)絡(luò)中電阻太少起不到阻抗匹配的作用，電阻太多了損耗太大，會(huì)惡化系統(tǒng)性能。

幸運(yùn)的是，存在一種最低損耗的匹配網(wǎng)絡(luò)，通過兩個(gè)電阻即可實(shí)現(xiàn)，通常稱之為Minimum Loss PAD (MLP)。

下面就介紹一下這種電阻匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，以及如何選擇電阻的阻值。

圖1. 由電阻構(gòu)建的Minimum Loss PAD

MLP阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，就是由兩個(gè)電阻構(gòu)建的“L型”網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，如果要在左、右兩個(gè)參考面處得到期望的阻抗，兩個(gè)電阻值應(yīng)該如何選取呢？

電阻值的確定需要根據(jù)歐姆定律計(jì)算，就是串并聯(lián)阻抗的計(jì)算過程，具體推導(dǎo)過程不再詳述，這里只給出結(jié)論。

考慮Z 1 > Z2~~ 的情況，則為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)參考面處的阻抗匹配，需要的R1和R2分別為

如何確定MLP的衰減度呢？

MLP衰減度的確定依然需要根據(jù)歐姆定律，結(jié)合圖2所示的等效電路圖，便可以確定輸入、輸出電壓之間的關(guān)系，繼而確定輸入、輸出功率之間的關(guān)系。

圖2中R2與Z2并聯(lián)，然后再與R1串聯(lián)，假設(shè)輸入電壓為V in ，經(jīng)過推導(dǎo)可得負(fù)載Z2上的分壓為

式中x取值為

輸入功率為

輸出功率為

則衰減度為

將x代入上式并進(jìn)一步化簡(jiǎn)得

這意味著MLP阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的衰減度為

圖2. 引入Minimum Loss PAD后的等效電路圖

對(duì)于50-to-75 Ω的阻抗變換設(shè)計(jì)，根據(jù)如上公式，可以確定電阻R1和R2分別為

R 1 =43.3 Ω

R 2 =86.6 Ω

則對(duì)應(yīng)的理論損耗為 -5.72 dB。

值得一提的是，采用三個(gè)或更多個(gè)電阻同樣可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換，只是這種更高階的電路意味著更大的損耗。而一個(gè)電阻無法實(shí)現(xiàn)阻抗變換，因此圖1所示的這種網(wǎng)絡(luò)是起到阻抗變換的最小衰減網(wǎng)絡(luò)，這也是稱之為Minimum Loss PAD的原因。