第8节衰减器 (修订中)

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# 1. 什么是衰减器？

衰减器是无源器件 (opens new window)。与分贝一起讨论它们很方便。衰减器削弱或_衰减_信号发生器的高电平输出，例如，为敏感无线电接收器的天线输入提供较低电平的信号。（下图）衰减器可以内置在信号发生器中，也可以是一个独立的设备。它可以提供固定或可调节的衰减量。衰减器部分还可以在源和麻烦负载之间提供隔离。

恒定阻抗衰减器与源阻抗 ZI 和负载阻抗 ZO 匹配。对于射频设备，Z 为 50 Ω。

在独立衰减器的情况下，必须通过断开信号路径将其串联放置在信号源和负载之间，如上图所示 (opens new window)。此外，它必须匹配源阻抗__Z__ I__和负载阻抗__Z O，同时提供指定量的衰减。在本节中，我们将只考虑源阻抗和负载阻抗相等的特殊且最常见的情况。本节未考虑，不相等的源阻抗和负载阻抗可以通过衰减器部分进行匹配。然而，配方更复杂。

T段和Π段衰减器是常见的形式。

常见的配置是上图所示的__T__和__Π网络。__当需要更弱的信号时，可以级联多个衰减器部分，如下图所示。

# 2. 衰减器分贝的使用

衰减器设计中使用的电压比通常以分贝表示。电压比必须从衰减分贝中得出。以分贝表示的功率比是相加的。例如，一个 10 dB 衰减器后跟一个 6 dB 衰减器可提供 16dB 的整体衰减。

10 分贝 + 6 分贝 = 16 分贝

变化的声级大致与功率比 (PI / PO) 的对数成正比。

声级 = log10(PI / PO)

听者几乎察觉不到 1 分贝的声级变化，而 2 分贝则很容易察觉。3dB 的衰减对应于将功率减半，而 3dB 的增益对应于功率电平的两倍。-3 dB 的增益与 +3 dB 的衰减相同，对应于原始功率电平的一半。

以功率比表示的以分贝为单位的功率变化为：

dB = 10 log10(PI / PO)

假设 PI 处的负载 RI 与 PO 处的负载电阻 RO 相同（RI = RO），分贝可以从电压比（VI / VO）或电流比（II / IO）得出：

PO = VO IO = VO2 / R = IO2 R PI = VI II = VI2 / R = II2 R dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10(VI2 / VO2) = 20 log10(VI/VO) dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10(II2 / IO2) = 20 log10(II/IO)

# 3. 分贝方程

分贝方程最常用的两种形式是：

dB = 10 log10(PI / PO) 或 dB = 20 log10(VI / VO)

我们将使用后一种形式，因为我们需要电压比。再一次，等式的电压比形式仅适用于两个对应电阻相等的情况。也就是说，源电阻和负载电阻需要相等。

# 3.1. 使用分贝方程的示例

__示例：__输入衰减器的功率为 10 瓦，输出功率为 1 瓦。找出以 dB 为单位的衰减。

dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10 (10 /1) = 10 log10 (10) = 10 (1) = 10 dB

__示例：__求 10 dB 衰减器的电压衰减比 (K= (VI / VO))。

dB = 10= 20 log10(VI / VO) 10/20 = log10(VI / VO) 1010/20 = 10log10(VI / VO) 3.16 = (VI / VO) = AP(比率)

__示例：__输入衰减器的功率为 100 毫瓦，输出功率为 1 毫瓦。找出以 dB 为单位的衰减。

dB = 10 log10(PI / PO) = 10 log10 (100 /1) = 10 log10 (100) = 10 (2) = 20 dB

__示例：__求 20 dB 衰减器的电压衰减比 (K= (VI / VO))。

dB = 20= 20 log10(VI / VO ) 1020/20 = 10 log10(VI / VO ) 10 = (VI / VO ) = K

# 4. T型衰减器

T 和 Π 衰减器必须连接到 Z 源和 Z 负载阻抗。下图中远离衰减器的 __Z -（箭头）表示这一点。__指向衰减器的 Z -（箭头）表示在另一端负载 Z 的衰减器中看到的阻抗是 Z，对于我们的情况，Z=50 Ω。该阻抗相对于衰减是一个常数 (50 Ω) - 当衰减改变时阻抗不会改变。

下图中的表格列出了__T__和__Π__衰减器的电阻值，以匹配 50 Ω 源/负载，这是射频工作中的通常要求。

电话实用程序和其他音频工作通常需要匹配到 600 Ω。将所有__R__值乘以比率 (600/50) 以校正 600 Ω 匹配。乘以 75/50 将转换表值以匹配 75 Ω 源和负载。

T 型衰减器电阻的公式，给定 K、电压衰减比和 ZI = ZO = 50 Ω。

衰减量通常以 dB（分贝）为单位指定。不过，我们需要电压（或电流）比__K__来从方程式中找到电阻值。参见上面的__10__项的幂中的__dB/20__项，以根据 dB计算电压比__K。__

T（和低于__Π__ ）配置最常用，因为它们提供双向匹配。也就是说，衰减器的输入和输出可以端到端交换，并且在提供相同衰减的同时仍然匹配源阻抗和负载阻抗。

断开源并向右看__V__ I，我们需要看到__R__ 1、R 2、R 1__和__Z的串联并联组合看起来像____Z __IN__的等效电阻，与源/负载阻抗相同Z：（Z的负载连接到输出。）

ZIN = R1 + (R2 (修订中)

例如，将 50 Ω 衰减器表中的 10 dB 值替换为__R__ 1__和__R 2，如下图所示。

ZIN = 25.97 + (35.14 (修订中) ZIN = 25.97 + 24.03 = 50

这向我们表明，我们看到 50 Ω 正直视具有 50 Ω 负载的示例衰减器（下图）。

更换源发生器，断开__V__ O__处的负载__Z ，然后向左看，由于对称性，我们应该得到与上述__V__ __O__处阻抗相同的方程。此外，三个电阻器的值必须能够提供从输入到输出所需的衰减。这通过适用于以下__T-衰减器的上述__R 1__和__R __2__等式来实现。

# 5. PI 部分衰减器

下图中的表格列出了 Π 衰减器在一些常见衰减水平下匹配 50 Ω 源/负载的电阻值。可以从等式计算对应于其他衰减水平的电阻器。

Π 截面衰减电阻的公式，给定 K、电压衰减比和 ZI = ZO = 50 Ω。

以上适用于下面的 π 衰减器。

对于匹配 50 Ω 源和负载的 10 dB 衰减，两个__Π__衰减器需要什么电阻值？

用于匹配 50 Ω 源和负载的 10 dB Π 截面衰减器示例。

__10dB__对应于上表倒数第二行的电压衰减比__K=3.16 。__将该行中的电阻值转移到上图中原理图上的电阻。

# 6. L 型衰减器

下图中的表格列出了 L 衰减器的电阻值，以匹配 50 Ω 源/负载。下图中的表格还列出了另一种形式的电阻值。请注意，电阻值不一样。

用于 50 Ω 源和负载阻抗的 L 型衰减器表。

以上适用于以下__L__衰减器。

用于 50 Ω 源和负载阻抗的替代形式 L 型衰减器表。

# 7. 桥接 T 衰减器

下图中的表格列出了桥接 T 衰减器的电阻值，以匹配 50 Ω 源和负载。桥接 T 衰减器不常用。为什么不？

桥接 T 衰减器部分的公式和简表，Z = 50 Ω。

# 8. 级联部分

衰减器部分可以级联，如下图所示，以获得比单个部分更多的衰减。例如，可以级联两个 10 分贝衰减器以提供 20 分贝的衰减，分贝值是相加的。10 dB 衰减器部分的电压衰减比 K 或 V I /V O 为 3.16。两个级联部分的电压衰减比是两个级联部分的两个 K s 或 3.16x3.16=10 的乘积。

级联衰减器部分：dB 衰减是相加的。