第十一讲功率衰减器.ppt

PIN二极管 交流信号作用下的阻抗特性 频率较低时，正向导电，反向截止，具有整流特性。 频率较高时，正半周来不及复合，负半周不能完全抽空，I区总有一定的载流子维持导通。 小信号时I区的载流子少，大信号时I区的载流子多。所以，高频大信号时电阻大，小信号时电阻小。 PIN二极管的特性 直流反偏时，对微波信号呈现很高的阻抗，正偏时呈现很低的阻抗。可用小的直流（低频）功率控制微波信号的通断，用作开关、 数字移相等。 直流从零到正偏连续增加时，对微波信号呈现一个线性电阻，变化范围从几兆欧到几欧姆，用作可调衰减器。 只有微波信号时，I区的信号积累与微波功率有关，微波功率越大，管子阻抗越大，用作微波限幅器。 大功率低频整流器，I区的存在使得承受功率比普通整流管大的多。 电调衰减器 利用PIN管正偏电阻随电流变化这一特点，调节偏流改变电阻，可以控制PIN开关插入衰减量，这就是电调衰减器。 单管电调衰减器 在微带线中打孔并接一个PIN管，改变控制信号就可改变输出功率的大小。这种结构的衰减器输入电压驻波比大。 3 dB定向耦合器型衰减器 3 dB定向耦合器型衰减器是一种匹配型衰减器。微波功率从1口输入，分两路从2、3口反射后从4口叠加输出。 若2、3口匹配(Rf≈0)，则4口无输出。 若2、3口全反射，则4口输出最大，Z2=Z3=Rf+Z0。 同步调节两只管子偏流，可以改变4口输出功率。 吸收阵列式电调衰减器 利用多个PIN管合理布置可制成频带宽、动态范围大、驻波比小、功率容量大的阵列式电调衰减器。 PIN管等距排列，但偏流不同。单节衰减器的影像反射系数和衰减分别为： 阵列式电调衰减器 (a) PIN二极管阵列； (b) 反偏或零偏； (c) 正偏 吸收阵列式电调衰减器 |YD|小（Rf大）， 反射小，衰减小，驻波比小 |YD|大（Rf小），反射大，衰减大，驻波比大。 所以，由左到右，Rf依次递减，可得到较好的性能。 PIN管限幅器 由于PIN工作区载流子数目在零偏时与微波信号幅度成正比，小信号时Rj很大，不衰减；信号增大时，Rj下降，衰减增加；当信号很强时，Rj很大，对信号的衰减也很大，可起自动限幅作用。 限幅用的PIN管工层较薄（约1μm），对功率反应灵敏。当输入功率达到限幅功率时，输入功率再大，输出功率也不会增加。 在微波接收机的前端都放置有PIN限幅器，以保护低噪放不被意外信号烧毁。 双管限幅器及其特性 PIN管限幅器 步进式衰减器 固定衰减器＋开关 早期的步进衰减器大量使用这种方案。手动步进衰减器就是扳动开关，控制不同的衰减量。 电控开关大多数都是继电器形式，专门设计加工的射频继电器，性能相当稳定。如调整HP的信号源输出功率可以听到继电器的动作声音。 固定衰减器是前面所学的电阻网络。近年来也有采用这个方法实现的步进衰减器。 开关也可用PIN二极管实现或使用FET单片集成开关。特点是速度快，寿命长。缺点是承受功率小。随着微电子技术的发展，微波电子开关的用途将越来越广。 数字程控衰减器，需要把数字信号进行功率放大，以推动继电器或PIN管。 步进式衰减器 PIN二极管步进衰减器 PIN二极管电调衰减器的控制电流的改变，能够连续地改变衰减量，将这一控制信号按照一定的规律离散化，实现衰减量的步进调整。近代电子仪器中大量使用这个方案实现步进衰减器。 第四章 功率衰减器 主要内容 功率衰减器的原理 集总参数衰减器 分布参数衰减器 PIN二极管电调衰减器 步进式衰减器 功率衰减器基本原理 从微波网络观点看，衰减器是一个二端口有耗微波网络。它属于通过型微波元件。可对RF/MW信号产生一定的衰减。 若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) 即衰减量为： 衰减器的主要用途 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。 去耦元件 作为振荡器与负载之间的去耦合元件。 相对标准 作为比较功率电平的相对标准。 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。 衰减器的技术指标 工作频带 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。 衰减量 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，便于整机指标计算。 功率容量 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。 回波损耗 两端的输入输出驻波比应尽可能小，以避免对两端电路有影响，即两端电路都是