可调衰减器的分类与应用

C8051F320在的数字可调光衰减器设计中的应用【摘要】为了在光通信中实现光信号的衰减，采用微处理器C8051F320和AGILTRON公司的MEMS型EVOA元器件，实现了一种结构简单，低成本的可调光衰减器。

本可调光衰减器由EVOA控制电路、液晶显示电路、USB接口电路和UART接口电路组成。

通过实验测量和批量应用于生产，表明本可调衰减器工作可靠，有良好的精度。

【关键词】C8051F320；MEMS；EVOA0 概述光衰减器（OA）是光通信中最基本的器件之一，其的主要功能是用来减低或控制光信号，即用于光通讯系统中指标测量，短距通信系统的信号衰减。

光衰减器可分为固定光衰减器（FOA）和可调光衰减器（VOA）。

固定衰减器成本低廉，但是使用不方便，灵活性差。

随着WDM技术近几年的快速发展和应用，光衰减器，特别是可调光衰减器（VOA）在EDFA增益均衡、DWMD网络光功率控制、光通讯线路、系统评估以及各种实验中等方面起到越来越重要的作用。

虽然目前国内外可调光衰减器种类较多，但是大多价格较贵，本文介绍一种造价低廉，高精度，稳定性较好的光衰减器设计方案。

关键元器件选用AGILTRON公司的MM系列MEMS可变衰减器，MM系列VOA是基于微电机械结构，驱动简单，可直接利用电压驱动，同时具有良好的光电特性，满足Telcordia 1209和1221标准。

在微控制器的控制下即可实现不同的驱动电压从而实现光信号的衰减控制。

MM系列VOA的特性如下表：波长范围为C和L波段，其衰减范围可达30dB左右，插入损耗小于0.5dB，基本上满足常规实验和测试要求。

表1 电气参数表1 系统框图本系统以具有51核的微控制器C8051F320为核心，通过数模转化DAC来控制EVOA实现光信号的衰减，输出显示部分为液晶模块，输入部分为四轻触按键，同时与上位机通讯接口采用USB和RS232两种接口。

2 硬件设计本衰减器由两部分构成：微控制器（MCU）电路和衰减器（VOA）控制电路。

实验十 可调光衰减器参数测量实验一、 实验目的1．了解光衰减器、性能参数及其用途；2．实验操作可调光衰减器参数测量。

二、 实验仪器用具手持式光源1套；手持式光功率计一台；可调光衰减器1只；单模光纤跳线（FC/PC）2根。

三、 学习和实验内容1．光衰减器简介光衰减器是一种用来降低光功率的光无源器件。

根据不同的应用，它分为可调光衰减器和固定光衰减器两种。

在光纤通信中，可调光衰减器主要用于调节光线路电平，在测量光接收机灵敏度时，需要用可调光衰减器进行连续调节来观察光接收机的误码率；在校正光功率计和评价光传输设备时，也要用可调光衰减器。

固定光衰减器结构比较简单，如果光纤通信线路上电平太高就需要串入固定光衰减器。

光衰减器不仅在光纤通信中有重要应用，而且在光学测量、光计算和光信息处理中也都是不可缺少的光无源器件。

可调光衰减器一般采用光衰减片旋转式结构，衰减片的不同区域对应金属膜的不同厚度。

根据金属膜厚度的不同分布，可做成连续可调式和步进可调式。

为了扩大光衰减的可调范围和精度，采用衰减片组合的方式，将连续可调的衰减片和步进可调衰减片组合使用。

可变衰耗器的主要技术指标是衰减范围、衰减精度、衰耗重复性、插入损耗等。

对于固定式光衰减器，在光纤端面按所要求镀上有一定厚度的金属膜即可以实现光的衰耗；也可以用空气衰耗式，即在光的通路上设置一个几微米的气隙，即可实现光的固定衰耗。

2．光衰减器的主要类型及特性参数（1）固定式光连接型衰减器特点：高回波损耗、结构简单、最大承载功率(1W )、波长相关性小、低偏振相关损耗、结构紧凑。

适用于：光配线架、光纤网络系统、高速光纤传输系统、有线电视（CATV）系统、长途干线密集波分复用（DWDM）系统，光分插复用器（OADM）.主要性能指标：z衰减量： 1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10,15,20,25,30dBz衰减精度：≤5dB ±0.3dB；≤10dB ±0.5dB；>10dB ±10%z回波损耗： PC：>40dB, UPC：>50dB, APC：>60dBz工作波长： 1310nm 和1550nm (SM) 1550nm (DSF)z可提供连接头类型：FC, SC, ST, LC, MU型（2）1～ 30dB可调式光连接型衰减器特点：衰减值可调、与波长变化无关、衰减精度高，附加损耗低，性价比优、可实现适配器和衰减器的双重功能、适用于：光配线架 、光纤网络系统 、低速光纤传输系统主要性能指标z衰减量（可调）： 1～30dBz 衰减精度：< 5dB±0.3dB<10dB±0.5dB<20dB±1.0dB>20dB±2.0dBz 可提供衰减器类型：FC, SC, ST, FC-SC, FC-ST 型 四、 实验操作可调光衰减器的特性参数测量，根据具体的操作内容，示意图如下。

信号衰减器原理及应用信号衰减器（Attenuator）是一种用于降低信号幅度或功率的电子元器件。

它可以通过控制输入信号的功率来改变输出信号的幅度，是射频电路中常用的被动组件。

信号衰减器既可以用于测试和测量中，也可以用于通信系统、雷达、无线电电视等各种应用中。

信号衰减器的主要原理是利用电阻分压原理将一部分输入信号能量耗散成热能，从而达到降低信号幅度的目的。

在其原理电路中，输入信号首先通过一个网络，由该网络中的被动元件（例如电阻、电容等）形成电压分压，实现控制输入信号功率使其降低。

网络中的被动元件根据电路的设计，可以形成固定衰减或可调衰减。

信号衰减器常见的类型包括分压器、可变衰减器和可编程衰减器。

1. 分压器（Fixed Attenuator）是一种衰减器，其衰减系数是固定的。

分压器主要由电阻组成，常见的有T型和π型结构。

T型分压器由两个电阻串联、一个电阻与输入输出之间并联组成，具有很好的抗反射能力；π型分压器结构与T型互补，也由两个电阻串联和一个电阻与输入输出之间并联组成。

2. 可变衰减器（Variable Attenuator）是一种可以通过调整控制元件来改变衰减值的衰减器。

常见的控制元件包括电阻、变容二极管、磁控元件等。

可变衰减器通常具有连续可调的衰减范围，在信号源和接收器之间可以实现信号实时衰减。

3. 可编程衰减器（Programmable Attenuator）是一种通过数字控制改变衰减值的衰减器。

它通常由可程控开关和可编程电阻网络组成。

可编程衰减器可以通过外部控制信号来实现对衰减值的精确控制。

信号衰减器的应用非常广泛。

以下是一些常见的应用领域：1. 通信系统：在通信系统中，由于信号在传输过程中可能会受到干扰或衰减，因此需要信号衰减器来调整信号的输入功率，以保证信号质量和系统的性能。

2. 雷达系统：在雷达系统中，信号衰减器用于调整雷达的发送功率，以适应不同的工作模式和目标距离。

3. 无线电电视：在无线电电视中，信号衰减器用于调整天线输入信号的功率，以避免过大的信号干扰和过低的信号质量。

可变衰减器的主要用途和指标引言可变衰减器是一种用于衰减或衰减电路中的电子元件，它允许调节信号的强度。

可变衰减器在各种电子系统中得到广泛应用，包括通信系统、音频设备和测试仪器等。

本文将详细探讨可变衰减器的主要用途和指标。

一、可变衰减器的用途可变衰减器广泛应用于以下领域：1. 通信系统在通信系统中，可变衰减器用于调节信号的强度，以确保信号在传输过程中能够保持在一个适当的范围内。

可变衰减器可以用于增益平衡和信号调节，使得传输的信号能够在各个节点和环节中保持稳定。

在无线通信系统中，可变衰减器还可以用于调整发射功率，以满足不同的通信需求。

2. 音频设备在音频设备中，可变衰减器常用于音量控制。

通过调节可变衰减器的阻值，可以控制音频信号的输出强度，从而实现音量的调节。

可变衰减器还可以用于均衡器、混音器等音频处理设备中，对不同音频信号进行衰减和控制。

3. 测试仪器在测试仪器中，可变衰减器通常用于信号的衰减和控制。

测试仪器需要对不同信号进行衰减，以保证测量的准确性和可重复性。

可变衰减器可以根据需要调节信号的强度，以满足不同测试需求。

同时，可变衰减器也用于测试设备的校准，确保提供准确的信号衰减。

4. 其他应用领域除了以上应用领域，可变衰减器还被广泛应用于射频射频调制解调器、天线、雷达以及卫星通信等领域。

可变衰减器在这些领域中的主要作用是调节信号的强度，以满足不同的系统要求。

二、可变衰减器的指标可变衰减器的性能主要由以下几个指标来衡量：1. 动态范围动态范围是指可变衰减器能够调节的衰减范围。

它通常以分贝（dB）为单位表示，衡量了可变衰减器在不同信号强度下的调节能力。

较大的动态范围意味着可变衰减器能够应对更广泛的信号强度变化，具有更强的适应性。

2. 插入损耗插入损耗是指可变衰减器在工作状态下对信号引入的额外损耗。

插入损耗通常以分贝为单位表示。

较低的插入损耗意味着可变衰减器会对信号产生较小的衰减，并且能够更好地保持信号的强度。

可变衰减器的工作原理可变衰减器是电路中常用的一种控制信号衰减的元件。

它可用于调节信号的幅度、频率和相位等特性。

本文将介绍可变衰减器的工作原理。

一、可变衰减器的基本结构可变衰减器是由衰减元件、控制元件和输出元件组成的。

衰减元件是用来耗散或消耗信号能量的元件，常见的有电阻、电容、电感和振荡管等；控制元件用来控制衰减元件的阻值、电容值或电感值等，常见的有二极管、场效应管和可变电容器等；输出元件用来输出衰减后的信号，常见的有放大器、滤波器和频率鉴别器等。

根据控制元件的类型和工作原理，可变衰减器可分为多种类型，如变阻式可变衰减器、变容式可变衰减器、二极管可变衰减器、场效应管可变衰减器和数字可变衰减器等。

二、可变衰减器的工作原理（一）变阻式可变衰减器变阻式可变衰减器是由可变电阻组成的，其阻值可以通过调节电位器的位置来改变。

在变阻式可变衰减器中，可变电阻的阻值与电位器的位置成反比例关系。

当电位器的位置处于满阻状态时，信号的衰减最小，其衰减量随着电位器位置的向中间逐渐减小；当电位器的位置处于中间位置时，信号的衰减最大，此时相当于把可变电阻的两端分别接入衰减电路中；当电位器的位置处于零阻状态时，信号完全被衰减消失。

（二）变容式可变衰减器变容式可变衰减器是由可变电容组成的，其电容值可以通过改变电容器的介质、距离或面积来改变。

在变容式可变衰减器中，可变电容的电容值与标准电容和控制电压之间的比例关系成正比例。

当控制电压等于零时，信号的衰减量最小，此时可变电容的电容值等于标准电容的电容值；当控制电压等于最大值时，信号的衰减量最大，此时可变电容的电容值是标准电容的电容值的两倍。

（三）二极管可变衰减器二极管可变衰减器是由二极管组成的，其工作原理是利用二极管的非线性特性来实现信号的衰减。

在二极管可变衰减器中，二极管的正向电阻很小，反向电阻很大。

当二极管的正向电压很小时，二极管的反向电阻很大，信号的衰减量较小。

当二极管的正向电压增大时，二极管的反向电阻变小，信号的衰减量也随之增大。

可变衰减器的主要用途和指标
可变衰减器是一种用于调节信号强度的电子器件，主要用途是在电路中对信号进行控制和调节，以达到合适的电平。

可变衰减器通常由一个可旋转或可滑动的电阻组成，通过改变电阻值来调整信号强度。

可变衰减器广泛应用于各种领域，如无线通信、雷达、卫星通信、音频处理等。

在无线通信中，可变衰减器可以用于调整天线输入信号的强度，以便更好地匹配天线和接收机之间的阻抗。

在雷达系统中，可变衰减器可以用于控制雷达发射功率和接收灵敏度，以便更好地捕捉目标信息。

在卫星通信中，可变衰减器可以用于控制卫星发射功率和接收灵敏度，以便更好地传输数据。

另外，在音频处理中，可变衰减器也起到了重要作用。

例如，在录音棚中，可变衰减器可以用于调节不同乐器或声音源的音量大小，并与混响、均衡器等效果器结合使用，以获得理想的录音效果。

对于可变衰减器的指标，主要包括衰减量、频率响应、线性度、稳定性等。

衰减量指的是可变衰减器能够调节的信号强度范围，通常以分贝（dB）为单位。

频率响应指的是可变衰减器在不同频率下的衰减特性，通常以dB/Hz或dB/octave为单位。

线性度指的是可变衰减器在不同衰减量下输出信号与输入信号之间的误差大小，通常以百分比或
分贝为单位。

稳定性指的是可变衰减器在不同工作环境下输出信号的稳定性和一致性。

综上所述，可变衰减器是一种广泛应用于各种领域中对信号进行控制和调节的电子器件，其主要指标包括衰减量、频率响应、线性度、稳定性等。

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全光纤式可调光衰减器 (VOA)
1. 描述: 全光纤式可调光衰减器（VOA ）是一种全光纤结构的光衰减器，具有附加损耗低、结构紧凑、使用方便、衰减调节范围大（衰减范围可从0至40dB 连续调节）等特点。

2. 特点: * 原始损耗低 * 结构紧凑 * 衰减调节范围大 * 调节精度高
3. 应用:
* 光通讯系统测试 * 光纤器件测试 * * 光纤实验室
4. 性能指标:
类
型 参数
1310
1550
工作波长(nm) 1310 1550 工作带宽 (nm) ¡ 40 ¡ 40 衰减范围 (dB) 0 ~ 40 0 ~ 40 原始损耗 (dB) 0.3
0.3
调节精度 (dB) ＜ 0.2 回波损耗 (dB) ≥ 50 工作温度 (℃) -40 ~ +70 存储温度 (℃) -40 ~ +85 外形尺寸 (mm)
78¡68¡16
注：上述性能指标不包含连接头损耗。

5. 产品订购信息:
VOA¡A¡XXX¡X¡XX/XXX
Connector : FC/UPC, FC/APC etc.
Fiber Type : 0=SMF-28, 1=HI1060, 4=others
Wavelength : 131=1310nm, 155=1550nm, 1315=1310&1550nm etc.
Type : A=All fiber。

30dB步进可调衰减器技术规格1、特点：INLO-VAT(S/N)30-5型步进同轴衰减器可在 INLO-VATS30-5不中断电路的情况下以1dB步进来调节电路中的信号电平，也可以作为仪器设备的内部衰减器，用于调节测试系统中的功率电平。

本产品具有体积小、精度高、稳定性高、价 INLO-VATN30-5 格低等特点。

注意事项：a)开关寿命5000次，以15至20次/秒的速度运行5000次；b)使用时轻按轻放，以免开关产生松动、变形等。

2、技术参数：型号　INLO-VAT(S/N)30-5 工作频率（GHz）　DC-2.5插入损耗(dB)　≤2.5驻波（VSWR）　≤1.4功率（Ｗ） 5衰减值(dB)　1/2/4/8/16衰减值各档间可任意组合衰减精度(dB)　0-10dB±0.5dB；11-30dB±0.8dB阻抗（O）　50接口类型　SMA/N-F工作温度（°C）　-40～+50外型尺寸（mm）　SMA:107mm ×35.5mm×20 mm N: 124mm ×35.5mm×20 mm３、型号及外观尺寸图：　型号　外观尺寸图（单位：ｍｍ）　INLO-VATS30-5　INLO-VATN30-5　60dB步进可调衰减器技术规格1、特点：INLO-VAT(S/N)60-5型步进同轴衰减器可在 INLO-VATS60-5不中断电路的情况下以1dB步进来调节电路中的信号电平，也可以作为仪器设备的内部衰减器，用于调节测试系统中的功率电平。

本产品具有体积小、精度高、稳定性高、价 INLO-VATN60-5格低等特点。

注意事项：b)开关寿命5000次，以15至20次/秒的速度运行5000次；b)使用时轻按轻放，以免开关产生松动、变形等。

2、技术参数：型号　INLO-VAT(S/N)60-5工作频率（GHz）　DC-2.5插入损耗(dB)　≤3.5驻波（ＶＳＷＲ）　≤1.4功率（Ｗ） 51/2/4/8/10/10/10/16衰减值各档间可任意组合衰减值(dB)　衰减精度(dB)　0-10dB±0.5dB；11-30dB±0.8dB；±2.5%@=30dB标称阻抗（O）　５０　接口类型　SMA/N-F工作温度（°C）　-55～+125外型尺寸（mm）　SMA:145mm ×35.3mm×20 mmN:166mm ×35.3mm×20 mm３、型号及外观尺寸图：　型号　外观尺寸图（单位：ｍｍ）　INLO-VATS60-5　INLO-VATN60-590dB步进可调衰减器技术规格1、特点：INLO-VAT(S/N)90-5型步进同轴衰减器可在 INLO-VATS90-5不中断电路的情况下以1dB步进来调节电路中的信号电平，也可以作为仪器设备的内部衰减器，用于调节测试系统中的功率电平。

可变衰减器的主要用途和指标可变衰减器是一种用于调节信号强度的电子元器件，主要用于电子仪器、通信系统、无线电设备等领域。

通过改变衰减器的参数，可以控制信号的幅度，使其适应不同的系统要求。

可变衰减器具有多种指标，包括频率范围、衰减范围、插入损耗、回波损耗、VSWR 等。

可变衰减器的主要用途之一是在通信系统中进行信号衰减。

在通信系统中，信号的强度需要根据不同的传输距离和设备要求进行调节。

可变衰减器可以通过改变衰减量来控制信号的强度，从而保证信号在传输过程中的稳定性和可靠性。

例如，在无线电通信系统中，可变衰减器可以用于调节发射信号的强度，以适应不同距离的通信需求。

在光纤通信系统中，可变衰减器可以用于调节光信号的强度，以确保信号在光纤中传输的质量。

另一个主要用途是在测试和测量领域中进行信号衰减。

在测试和测量过程中，经常需要对信号进行衰减，以模拟实际应用场景或者进行灵敏度测试。

可变衰减器可以提供可调节的衰减量，使得测试人员可以根据需要精确地控制信号的强度。

例如，在无线通信测试中，可变衰减器可以用于测试设备的接收灵敏度，以确保设备在不同信号强度下的正常工作。

可变衰减器的指标对于选择合适的衰减器至关重要。

频率范围是指衰减器可以工作的频率范围，一般在射频和微波领域会有不同的频率范围可选。

衰减范围是指衰减器可以提供的最大衰减量，一般以分贝（dB）为单位表示。

插入损耗是指信号通过衰减器时所引入的额外损耗，对于要求很高的应用来说，插入损耗应该尽量小。

回波损耗是指信号在衰减器中反射的程度，一般要求回波损耗越大越好。

VSWR是指电压驻波比，用于描述信号在衰减器中的匹配程度，一般要求VSWR值越小越好。

在选择可变衰减器时，需要根据具体应用需求来平衡不同的指标。

例如，在通信系统中，需要考虑频率范围是否满足系统的工作频率范围，衰减范围是否满足信号衰减的要求，插入损耗是否会对系统性能造成影响。

在测试和测量领域中，需要考虑衰减范围是否足够大，插入损耗是否足够小，回波损耗和VSWR是否满足测试要求。