衰减器设计(修改)

一种PIN管电调衰减器的设计PIN管电调衰减器是射频微波领域中常用的被动器件，用于在射频信号链路中对信号功率进行精确的调节。

它由一对PIN型二极管组成，通过改变二极管的电压来控制信号的衰减。

本文将介绍一种基于PIN管的电调衰减器的设计方案，并详细阐述其工作原理和实现步骤。

一、PIN管的基本原理PIN管是一种带有P型、I型和N型三层结构的半导体器件，其工作原理类似于普通的二极管，但由于I型区的存在，PIN管具有更高的掺杂浓度和更快的响应速度。

在PIN管中，当I型区的导通电流增大时，阻抗就变低，导致信号的衰减量增加。

通过改变PIN管的工作点，可以精确地控制信号的衰减量。

二、PIN管电调衰减器的设计方案1.输入输出匹配电路：在PIN管电调衰减器的输入和输出端口分别设计匹配电路，以确保信号的传输效率。

常用匹配电路包括衬底反射器和匹配电路等。

2.控制电路：设计一个稳定可靠的电压控制电路，用于控制PIN管的工作点。

控制电路通常由一个比较器、一个运算放大器和一个可调电阻构成。

3.衰减器电路：在输入端与PIN管并联一个固定电阻，以确保在工作电压为零时也有一个基本的固定衰减量。

通过控制PIN管的工作电压，可以实现信号衰减的精确控制。

4.输出匹配网络：设计一个输出匹配网络，使信号在PIN管输出端口的阻抗与负载阻抗匹配，以最大程度地减小信号的反射损耗。

三、PIN管电调衰减器的工作原理1.当PIN管的工作电压为零时，PIN管处于最大衰减状态，信号在PIN管中几乎完全被吸收。

2.当PIN管的工作电压增大时，PIN管的导通电流增大，阻抗减小，导致信号的衰减量减小。

3.通过改变PIN管的工作电压，可以实现对信号衰减量的精确控制，从而满足不同场合对信号功率的需求。

四、实现步骤1.按照设计方案制作PIN管电调衰减器的PCB板，布置输入输出匹配电路、控制电路、衰减器电路和输出匹配网络。

2.完成电路的焊接和组装，接入电源供电，调节可调电阻的电阻值，使PIN管处于理想的工作状态。

电调衰减器设计指导可以用三个二极管来代替电路中的固定电阻，构造一个可变衰减器，不过，这样会导致网络中的不对称，从而导致产生一个相当复杂的偏压网络。

用两个PIN二极管来代替其中的串联电阻可以获得几个性能方面的好处。

首先，由于串联二极管具有容性电抗而使网络与其它部分相隔离，用两个二极管代替一个电阻可以提高最大衰减值或在一定衰减值的条件下使频率上限翻倍。

其二，代替串联电阻的两个二极管是180度反接的，这样就抑制了偶数次信号畸变的产生。

其三，由此而得到的衰减器网络是对称的，从而可以大大简化偏压网络。

电源电压V+是一固定电压，Vc是控制网络衰减的可变电压，用两个二极管代替电阻的唯一缺点是可能会增加介入损耗。

四元二极管pi型衰减器需要一个恒定的电压V+和一个可变的控制电压Vc。

对于1.25V的V+，可变控制电压的范围为0V到大约5V。

电压V+的值代表了回程损耗与控制电压范围之间的一个折衷，更低的V+可以降低回程电压，但同时也会使控制电压的工作范围缩小。

本文中介绍的衰减器是在8mm厚的RF4型印刷电路()上实现的。

RF4具有良好的机械稳定性和耐久性，成本低，但其损耗大，难于控制，而且介质系数与工作频率密切相关。

另一方面，玻璃纤维增强型聚四氟乙烯(PTEE)PCB 材料具有良好的高频特性，但是相对昂贵一些，机械稳定性也比较差，不适合于某些表面贴装工艺。

选用针对高频工作要求进行了优化的PCB基底材料可以改善高频性能，各种测量参数对频率的依赖程度受到与HSMP-3816二极管四元组、PCB、其它元件及连接器相关的寄生效应的影响。

将PIN二极管用做衰减元件时，PIN二极管具有比等效的GaAs MESFETs更高的线性度，通过使用具有厚I层及低介质张弛频率(fdr)的多个PIN二极管就可以将信号畸变减小到最低程度。

在Avago公司PIN二极管产品线中HSMP-381x系列产品的I层最厚。

在低衰减状态，大部分RF能量仅仅是从输入端传输到输出端而已。

pin二极管压控衰减器的原理与设计pin二极管压控衰减器的原理与设计PIN二极管压控衰减器的原理与设计一、实验目的1.在了解衰减器的基本理论的基础上了解压控衰减器的控制原理；2.利用实验模组实际测量以了解压控衰减器的特性； 3 . 了解压控衰减器的设计方法。

二、实验原理在这里我们先简单介绍PIN二极管。

PIN二极管可应用于作为高频开关和电阻范围从小于 1 Q 到10k Q的可变电阻器（衰减器），射频工作信号可高达50GHz。

其结构像三明治一样，在高掺杂的批P+和N+层之间夹有一本征的（I层）或低掺杂半导体的中间附加层。

中间层的厚度在1到100um间，这取决于应用要求和频率范围。

在电压是正向时，这二极管表现为像是一个受所加电流控制的可变电阻器。

然而在电压反向时，低掺杂的内层产生空间电荷，其区域达到高掺杂的外层。

这种效应即使在小的反向电压下就会发生，直到高电压下基本上保持恒定，其结果使这二极管表现为类似于平行板电容器。

举例来说，具有内1层厚度为20um的硅基PIN二极管，表面积为200um，其扩散电容的量级为0.2pF一般形式的PIN二极管及经台面处理的实用器件列于图1,与常规的平面结构相比，台面行位的优点是杂散电容的大为减少。

其I-Vt特性的数学表述与电流的大小和方向有关。

为保持处理简易，我们将在很大程度上按照对PN结已列出过的论述来进行。

在正向情况并对轻掺杂型本征层，流过二极管的电流为：式（12-1）这里W是本征层宽度；rp是过剩的少数载流子寿命，它可有高到1us的量级；ND是轻掺杂N型半导体中间层中的掺杂浓度。

式中指数项中的因子2是考虑到存在有两个结。

对于纯本征层ND=ni , （1）式导致以下形式：式（12-2）（a）PIN二极管的简化结构（b）经台面处理技术加工成PIN二极管结构图12-1 PIN二极管结构由关系式Q=I rp,可计算出总电荷。

这样就可求出扩散电容：式（12-3）在反情况，这I层的空间电荷长度对电容起支配作用。

压控衰减器负压控制电路设计压控衰减器（Voltage Controlled Attenuator，简称VCA）是一种可以通过电压来控制电路中信号衰减程度的器件。

它在射频和微波电路中被广泛应用于信号调节和控制的场景中。

本文将介绍压控衰减器负压控制电路的设计原理和应用。

一、设计原理压控衰减器负压控制电路的设计原理是基于电容二极管的反偏压效应。

电容二极管在正向偏压时，具有很小的电阻，而在反向偏压时，电容二极管的电阻会增大。

通过调节电容二极管的反偏电压，可以实现对信号的衰减控制。

二、电路设计压控衰减器负压控制电路的基本设计包括电压控制源、偏置电路和电容二极管。

其中，电压控制源用于产生可调的负压，偏置电路用于为电容二极管提供适当的偏置电压。

电容二极管则根据反偏压效应来实现对信号的衰减控制。

在电路设计中，需要考虑以下几个方面：1. 电压控制源：电压控制源需要能够产生可调的负压，并具有稳定性和高精度。

常见的电压控制源包括可调稳压器和运算放大器等。

2. 偏置电路：偏置电路需要为电容二极管提供适当的偏置电压，以确保其在正向偏压和反向偏压时的电阻稳定性。

常见的偏置电路包括电阻分压网络和运算放大器等。

3. 电容二极管：选用合适的电容二极管是实现压控衰减器负压控制电路的关键。

需要考虑电容二极管的容值范围、带宽和失真等参数。

三、应用场景压控衰减器负压控制电路在射频和微波领域有广泛的应用。

以下是几个常见的应用场景：1. 无线电通信系统中的功率控制：通过调节压控衰减器的负压，可以实现对无线信号的功率进行精确控制，以适应不同的通信距离和环境噪声。

2. 雷达系统中的动态范围控制：压控衰减器可以用于调节雷达系统中的动态范围，以确保在不同目标距离和回波强度下的信号接收和处理效果。

3. 实验室测试和仪器测量中的信号衰减：在实验室测试和仪器测量中，常常需要对信号进行精确的衰减控制，以满足不同测试需求和测量准确性要求。

四、总结压控衰减器负压控制电路是一种常用的信号调节和控制器件，在射频和微波电路中有广泛的应用。

06衰减器设计经验总结
1、衰减器主要实现形式有T型、π型、桥式、窄带可调、宽带可调等形式。

详细公式见附件《Attenuator.pdf》。

2、使用经验：
（1）π型衰减驻波优于T型衰减；
（2）采用电阻搭接的固定衰减器，20dB以内的衰减量容易实现且精度较高，30dB以上的衰减量难以实现；
（3）对于π型衰减器，功率主要消耗在第一级串联和并联电阻上，设计时需考虑电阻的耐受功率；
（4）对于20dB以上的衰减器，要注意做好输入输出端之间的隔离，否则输入端的信号会耦合到输出端，影响输出信号平坦度；
（5）可调衰减多以单片形式实现，在31.5 dB范围内其衰减精度可做到1dB。

3、附件中MATLAB文件为T型、π型衰减器计算程序。

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电阻衰减器设计-设计应用这个额外的电阻元件使电路能够通过所需的衰减来降低信号电平，而不会改变电路的特性阻抗，因为信号似乎“桥接”了T-pad 网络。

此外，原始T-pad 的两个串联电阻始终等于输入源和输出负载阻抗。

“桥接T 型衰减器”( T )的电路如下所示。

桥接-T 衰减器电路桥接-T衰减器电路电阻器R3形成跨越标准T-pad 衰减器的桥接网络。

两个串联电阻器R1被选择为等于源/负载线阻抗。

桥接T 衰减器相对于其T 焊盘表亲的一个主要优势是桥接T 焊盘倾向于将自身与传输线特性阻抗相匹配。

然而，桥接T 衰减器电路的一个缺点是衰减器要求其输入或源阻抗( Z S ) 等于其输出或负载阻抗( Z L )，因此不能用于阻抗匹配。

桥接T 型衰减器的设计与标准T-pad 衰减器一样简单。

两个串联电阻的值等于线路特性阻抗，因此无需计算。

然后，用于计算并联分流电阻器和用于在任何所需衰减下进行阻抗匹配的桥接T 衰减器电路的附加桥接电阻器的方程式如下：桥接T 衰减器方程桥接T 衰减器电阻值其中：K是阻抗因数，Z是源阻抗或负载阻抗。

桥接-T 衰减器示例No1需要一个桥接T 衰减器来将8Ω 音频信号线的电平降低4dB。

计算所需电阻器的值。

衰减器值然后电阻器R1等于8Ω 线路阻抗，电阻器R2等于13.7Ω，桥接电阻器R3等于4.7Ω，或接近的优选值。

与标准T-pad衰减器一样，随着电路所需衰减量的增加，电阻R3的串联桥阻抗值也增加，而电阻R2的并联分流阻抗值减小。

这是在相等阻抗之间使用的对称桥接T 衰减器电路的特性。

可变桥接T 衰减器我们已经看到，可以设计一个对称的桥接T 型衰减器来将信号衰减固定量，同时匹配信号线的特性阻抗。

希望现在我们知道桥接T 衰减器电路由四个电阻元件组成，两个与信号线的特性阻抗匹配，另外两个我们计算给定的衰减量。

但是，通过用电位器或电阻开关替换两个衰减器电阻元件，我们可以将固定衰减器垫转换为预定衰减范围内的可变衰减器，如图所示。

信号衰减器原理及设计衰减器是在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路，一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。

衰减器广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：（1）调整电路中信号的大小；（2）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。

通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的二端口网络，它的特性阻抗、衰减量都是与频率无关的常数，相移等于零。

实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类。

1、固定衰减器的设计常用的固定衰减器有对称型的T型、∏型、桥T型和倒L型（不对称型）等几种结构，其电路形式和计算公式如下。

图1. T型衰减器图2. ∏型衰减器1211221-=+-=NNRRNNRRCC1121221-+=-=NNRRNNRRCC1)1(21-=-=NRRNRR CC图3. 桥T 型衰减器图4. 倒L 型衰减器式中，Rc 为二端口网络的特性阻抗（对称时），即输入输出阻抗，Rc1和Rc2两侧特性阻抗，分别为非对称衰减器的输入输出阻抗；2010A N =，为输入电压与输出电压之比，A 为衰减的分贝数。

电压比分贝：dB=20lg （Uo/Ui ）以上衰减器中，T 型、∏型、桥T 型属于对称衰减器，主要用于衰减。

而倒L 型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配。

倒L 型不对称衰减器构成阻抗匹配器，与对称衰减器所不同的是，不能指定衰减量，其输入输出阻抗确定后，其衰减量也就确定了。

其衰减值见下表。

表1 倒L 型衰减器衰减值与输入输出阻抗比的关系Rc1/Rc2 20 15 10 9 8 7 654321衰减量39.49 29.49 19.49 17.48 15.48 13.4811.489.477.465.453.41值得注意的是，桥T 型衰减器中，有两个电阻的值即为特性阻抗（输入输出电阻），且计算公式简洁，用于组成可调衰减器非常方便。

衰减器原理及其设计衰减器是一种用于减小信号强度的电子器件，它在无线通信系统、雷达系统、微波系统等领域都有着广泛的应用。

衰减器的设计原理及其工作原理对于电子工程师来说是非常重要的，下面我们将对衰减器的原理及其设计进行详细的介绍。

首先，衰减器的原理是通过一定的电路结构来实现对信号强度的减小。

在设计衰减器时，需要考虑到信号的频率范围、衰减量、插入损耗、驻波比等参数，以确保衰减器能够在特定的工作条件下正常工作。

衰减器的设计需要结合电路理论、微波技术以及射频工程等知识，通过合理的电路布局和元器件选取来实现对信号强度的精确控制。

其次，衰减器的设计包括固定衰减器和可调衰减器两种类型。

固定衰减器的衰减量是固定的，一般通过串联电阻、电容、电感等元件来实现。

而可调衰减器可以根据需要调节衰减量，一般采用可变电阻、可变电容、PIN二极管等元件来实现。

在实际应用中，根据不同的需求可以选择合适的衰减器类型，以满足系统对信号强度精确控制的要求。

另外，衰减器的设计还需要考虑到对信号的影响。

由于衰减器在工作时会引入一定的插入损耗和反射损耗，因此需要通过合理的设计来减小这些损耗，以确保信号的传输质量。

此外，衰减器的设计还需要考虑到对信号的相位稳定性和频率响应等参数的影响，以保证衰减器在整个工作频率范围内都能够稳定可靠地工作。

最后，衰减器的设计需要结合实际应用需求进行优化。

在设计衰减器时，需要考虑到系统对信号强度的精确控制需求、对信号质量的要求以及对系统整体性能的影响等因素，以确保设计出的衰减器能够满足实际应用的需求。

总之，衰减器的设计原理及其设计是电子工程领域的重要内容，它涉及到电路理论、微波技术、射频工程等多个领域的知识。

通过对衰减器的原理及其设计进行深入的研究和学习，可以帮助电子工程师更好地理解和应用衰减器，从而为无线通信系统、雷达系统、微波系统等领域的设计和应用提供技术支持。

Telecom Power Technology设计应用技术高精度、低附加相移数控衰减器设计张磊（海军装备部驻南京地区第三代表室，江苏0.13 μm 双极的互补金属氧化物半导体（Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor，位数控衰减器。

电路采用个衰减状态。

衰减器衰减步进为0.5 dB，最大衰减量为±3°，插入损耗小于8.2 dB，衰减器；高精度；低附加相移；相控阵系统A Digital Attenuator with High Accuracy and Low Phase VariationZHANG Lei(The Third Military Representative Office of the Naval Armament Department in Nanjing Area, Nanjingbits digital attenuator with high accuracy and low phase variation inSemiconductor (BiCOMS) technology. 2023年10月10日第40卷第19期5 Telecom Power TechnologyOct. 10, 2023, Vol.40 No.19张 磊：高精度、低附加相移数控衰减器设计联金属-氧化物-半导体（Metal Oxide Semiconductor ， MOS ）场效应晶体管导通，并联MOS 管断开。

在理想开关状态下，信号从输入端通过MOS 管导通电阻R on 1径直到达输出端，没有到地衰减路径，此时信号插损仅由导通电阻R on 1和电阻R 1引入。

但是，由于截止电容C off 2的存在，部分高频信号将通过电阻R 2和C off 2泄漏到地，参考态插损增大，同时衰减器的相对衰减量减小。

随着信号频率的升高，截止电容引入的衰减误差更大。

低成本的表面贴PIN管的Pi型衰减器简介模拟衰减器在射频以及微波网络方面得到了很广泛的应用。

无论是采用砷化镓微波集成电路（GaAs MMICs）还是采用PIN管的网络，它们都是通过电压来控制射频信号的功率的。

在商业应用中，比如蜂窝电话网，个人通信网络，无线局域网以及便携式无线电等，衰减器的造价是设计中的一个重要因素。

本文描述了一种利用塑胶封装的表面贴片设计的低造价、宽频带的PIN管Pi型衰减器。

背景图1描绘了基本的Pi型衰减器以及它的设计方程。

调整分流电阻R1和串联电阻R3以满足衰减值A=20 log(K)，同时提供与系统特性阻抗匹配的输入输出阻抗。

当PIN管工作在高于其截止频率fc（见附录A）时，它可以用作为流控可变电阻。

故可用三个PIN管代替Pi型电路中的固定电阻来构造一个可变衰减器。

作为一个例子，图2给出了一个由三个PIN 管构成的衰减器，这个电路在10MHZ到500MHZ的频率范围内有良好的性能。

然而，在Pi型电路中用三个PIN管作为三个可变电阻导致了网络的不对称，这就使偏置电路相当复杂。

4个PIN管组成的Pi型衰减器如图3，如果用两个PIN管来代替电阻R3，会有很多好处。

首先，由于网络的最大隔离度是由串联的PIN管决定的，用两个PIN管取代一个管子将提高衰减的最大值，或是在一定的衰减量下使频率上限增加一倍。

第二，代替串联电阻的两个PIN 管180度反相工作，使得偶数阶的非线性产物得以抵消。

第三，构成的衰减器网络是对称的，而且偏置电路非常简单。

V+是一固定电压，Vc是控制网络衰减量的可变电压。

采用两个串联PIN管代替一个管子的唯一负面影响就是导致插损的轻微增加，合计小于0.5dB。

R1和R2分别作为串联PIN管D2和D3的偏流电阻，它们必须做得足够高以减小插损；然而，如果它们作得太高，就需要非常高的控制电压Vc。

如果设计者不需要很大的带宽的话，可以通过在R1和R2及RF线之间加装一些扼流圈来改善插损特性，这些电感可以降低网络射频部份的电阻。

智能数控衰减器的设计
孟宪虎;钱光弟
【期刊名称】《实验科学与技术》
【年(卷),期】2006(004)003
【摘要】介绍了一种智能数控衰减器的工作原理和电路设计.设计时采用了开关-固定衰减器和П型PIN二极管网络结构和温度修正,是一种较理想的宽带吸收数控衰减器解决方案.
【总页数】2页(P109-110)
【作者】孟宪虎;钱光弟
【作者单位】电子科技大学,成都,610054;电子科技大学,成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TN7
【相关文献】
1.基于金属陶瓷贴片封装的数控衰减器设计 [J], 沈宏昌;沈亚
2.S波段数控衰减器芯片设计与实现 [J], 姚万仞
3.设计一个精确的数控音频衰减器 [J], 何晓东
4.一种X波段低插损5位数控衰减器设计 [J], 徐艳蒙
5.基于89C51单片机控制的数控衰减器的设计与实现 [J], 王文忠; 邵战强; 马彦涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。