T型网络衰减电路.docx

T 型电阻衰减电路 一．性能指标: 《1》 设计一个T 型电阻衰减电路要求衰减倍数-40db 在 0-50MHZ 频率范围内衰减倍数基本不变 《2》设计一个T 型网络衰减电路要求衰减倍数-60db 频率要求在低频范围内（低于 200khz） 二．方案论证： 在无线系统测试中常常需要对从一个设备到另一个设备的信号进行衰减。例如，射频发射机测试中，涉及的功率等级常常从几瓦到几百瓦甚至上千瓦，这么大功率的信号必须得经过衰减以后才可以连接到大部分的测试设备中，否则会对测试设备有损害。一种叫做衰减器的简单电路常常能用来减少信号幅度，而且衰减器不但可以把信号电压衰减到一定值还可以对阻抗值进行变换。实现此功能的电路常常被称作π 型或 T 型衰减网络 大部分测试设备常常具有特定的输入阻抗。比如， 许多的无线通信测试设备的特性阻抗为 50 ? 而视频设备的特性阻抗为 75?，而 T 型电阻衰减网络可以根据实际要求随意设置输入阻抗，可以实现阻抗匹配问题；而且 T 型 网络采用电阻并联后分压的方式，也可以避免使用大电阻分压对衰减网络的性能产生影响；另外，T 型电阻衰减网络设计简单，易于计算，所以在电阻分压时经常被使用。 方案一 高频 T 型电阻衰减网络 题目要求设置衰减增益为 -40dB,输入输出阻抗为与外部仪器阻抗匹配，因为要测试比较高的频率（0-- 50MHZ），用普通的示波器和信号发生器与电路的连接线会对测试结果产生很大影响（如普通的信号源连接线会等效为几十 pf 的电容，与电路中的电阻构成一个频率较高的低通滤波，会在频率高时对电路产生衰减作用），因此要用到射频头和射频线。因为射频线的特性阻抗是50Ω ，所以射频线特两端的电阻阻值必须为 50Ω ，所以限制了T 型网络的输入输出阻抗，从而限制了衰减倍数。所以说要实现更高频率的衰减，就不能实现更大的衰减。 方案二 低频 T 型电阻衰减网络 首先该方案是实现更高的衰减倍数，因为该方法电阻的取值不受限制，可以任意设置衰减倍数。然而电路中就不能用射频线， 因此在高频信号时，由于普通信号线存在有等效电容，会在高 频信号时对信号衰减，所以说此方案只使用于低频信号。 三. 系统硬件电路设计 1 普通的 T 型衰减网络设计 在设计 T 型电阻网络衰减时，为了保证衰减倍数能够在理论计算值误差范围内，必须要考虑阻抗匹配，即上一级的输出阻抗要和T 型网络的输入阻抗要一致，即 R’=RI，下一级的输入阻抗要和 T 型网络的输出阻抗一致，即RL=Ro,电路图如下所示 图 1 由阻抗关系可得 RI ? R1? R3 //(R2 ? Ro) （1） Ro ? R2 ? R3 //(R1 ? RI) （2） 又根据电路输入电压和输出电压关系可得 ( RI ? R1 ? UI ? UI ) ? R2 ? Uo - UI? RI ? R1 （3） RI R3 RI RI 由（1）（2）（3）关系式可推出 Uo R1 ? ( RI ? Uo ?1) ? 2RI UI  RI -------------------------------(4) Ro UI RI Uo2 ? ?1 Ro UI 2 R2 ? (Uo ?1) ? Uo 2RI ? UI  Ro  （5） UI RI Uo2 ? ?1 Ro UI 2 Uo R3 ? 2 ? RI ? UI (6) RI Uo2 ? ?1 Ro UI 2 2 对称 T 型衰减网络设计 图 1 设计的电路图适用于所有T 型电阻衰减网络，若当 R1=R2 时， 该T 型电阻衰减网络就变成对称T 型衰减网络，其电路图如下所示 图 2 由阻抗关系可得 Ro ? RI ? R1? R2 //(R1? RI) （7） 又根据电路输入电压和输出电压关系可得 ( RI ? R1 ? UI ? UI ) ? R1 ? Uo - UI? RI ? R1 （8） RI R2 RI RI 由（7）（8）关系式可推出 Uo ? ?R1 ? ? Uo UI ?1 -------------------------------(9) ?1 R2 ? Ro? Uo 2 UI Uo2 ?1 UI 2  -----------------------------------------------------(10) 3高频 T 型电阻衰减网络设计 由上可以知道，要设置输入阻抗 RI=R’=50Ω ，(R’为信号源内部固定阻抗，与输入阻抗匹配)，要设置 Ro//RL+R4=50Ω ,（实现与射频线匹配）为了方便计算，这里我们取Ro=50，则RL=Ro=50Ω （负载与输出阻抗匹配），可推出 R4=25Ω 图 3 先已知RI=Ro=50Ω ，衰减倍数 Au1=-40db,由公式（4）（5）（6）