1、T 型電阻衰減電路一性能指標 :1 設計一個 T 型電阻衰減電路要求衰減倍數 -40db在 0-50MHZ頻率范圍內衰減倍數基本不變2設計一個 T 型網絡衰減電路要求衰減倍數 -60db頻率要求在低頻范圍內（低于200khz）二方案論證：在無線系統測試中常常需要對從一個設備到另一個設備的信號進行衰減。例如，射頻發射機測試中， 涉及的功率等級常常從幾瓦到幾百瓦甚至上千瓦， 這么大功率的信號必須得經過衰減以后才可以連接到大部分的測試設備中， 否則會對測試設備有損害。 一種叫做衰減器的簡單電路常常能用來減少信號幅度， 而且衰減器不但可以把信號電壓衰減到一定值還可以對阻抗值進行變換。 實現此功能的電路

2、常常被稱作型或 ?T 型衰減網絡大部分測試設備常常具有特定的輸入阻抗。 比如， 許多的無線通信測試設備的特性阻抗為 ?50?而視頻設備的特性阻抗為 ?75?，而 T 型電阻衰減網絡可以根據實際要求隨意設置輸入阻抗， 可以實現阻抗匹配問題； 而且 T 型網絡采用電阻并聯后分壓的方式， 也可以避免使用大電阻分壓對衰減網絡的性能產生影響； 另外， T 型電阻衰減網絡設計簡單，易于計算，所以在電阻分壓時經常被使用。方案一高頻 T 型電阻衰減網絡題目要求設置衰減增益為 -40dB, 輸入輸出阻抗為與外部儀器阻抗匹配，因為要測試比較高的頻率（ 0- 50MHZ），用普通的示波器和信號發生器與電路的連接線會

3、對測試結果產生很大影響（如普通的信號源連接線會等效為幾十 pf 的電容，與電路中的電阻構成一個頻率較高的低通濾波，會在頻率高時對電路產生衰減作用），因此要用到射頻頭和射頻線。因為射頻線的特性阻抗是 50，所以射頻線特兩端的電阻阻值必須為 50，所以限制了 T 型網絡的輸入輸出阻抗，從而限制了衰減倍數。所以說要實現更高頻率的衰減，就不能實現更大的衰減。方案二低頻 T 型電阻衰減網絡首先該方案是實現更高的衰減倍數，因為該方法電阻的取值不受限制，可以任意設置衰減倍數。然而電路中就不能用射頻線，因此在高頻信號時，由于普通信號線存在有等效電容，會在高頻信號時對信號衰減，所以說此方案只使用于低頻信號。三

4、.系統硬件電路設計<1> 普通的 T 型衰減網絡設計在設計 T 型電阻網絡衰減時， 為了保證衰減倍數能夠在理論計算值誤差范圍內， 必須要考慮阻抗匹配，即上一級的輸出阻抗要和 T 型網絡的輸入阻抗要一致，即 R =RI，下一級的輸入阻抗要和 T 型網絡的輸出阻抗一致，即 RL=Ro,電路圖如下所示圖 1由阻抗關系可得RIR1R3 /( R2Ro) -RoR2R3 /( R1RI ) -又根據電路輸入電壓和輸出電壓關系可得( RIR1 UIUI ) R2 Uo - UIRI R1 -RIR3RIRI由（ 1）（ 2）（3）關系式可推出RIUo2RI UoR1(1)UIRI-(4)UIR

5、IUo2Ro1RoUI 2Uo2RI UoR2(1)UIRo -UIRIUo 21RoUI 22RIUoR3UI(6)RIUo2-1RoUI 2<2> 對稱 T 型衰減網絡設計（ 1）（ 2）（ 3）（5）圖 1 設計的電路圖適用于所有 T 型電阻衰減網絡，若當 R1=R2時，該 T 型電阻衰減網絡就變成對稱 T 型衰減網絡，其電路圖如下所示圖 2由阻抗關系可得RoRIR1R2 /( R1RI ) -（ 7）又根據電路輸入電壓和輸出電壓關系可得( RIR1 UIUI ) R1 Uo - UI RIR1 -（8）RIR2RIRI由（ 7）（ 8）關系式可推出Uo1R1 Ro UI-(

6、9)Uo1UI2UoR2 RoUI-(10)Uo2UI 21<3>高頻 T 型電阻衰減網絡設計由上可以知道，要設置輸入阻抗 RI=R=50， (R為信號源內部固定阻抗，與輸入阻抗匹配 ) ，要設置 Ro/RL+R4=50 , （實現與射頻線匹配）為了方便計算，這里我們取Ro=50，則 RL=Ro=50（負載與輸出阻抗匹配） ，可推出 R4=25圖 3先已知 RI=Ro=50，衰減倍數 Au1=-40db, 由公式（ 4）（ 5）（6）可推出R1=R2=49.01R3=1<4>低頻 T 型電阻衰減網絡設計低頻 T 型電阻衰減網絡中， 雖然不用設置射頻線阻抗匹配， 但仍然需

7、要設置輸入輸出阻抗匹配，如圖 1 所示。這里我設 RI=RL=1k,由性能指標可知， Au2=-60db, 可根據公式 (4)(5)(6)可推出R1=R2=998R3=2四系統調試和分析<1>電路仿真1. 高頻 T 型電阻衰減網絡下圖是輸入幅值為10V（峰峰值 20V）,頻率分別為 1kHZ、1MHZ、50MHZ的交流信號上圖為仿真出來的輸出波形（輸入為綠色，輸出為黃色），輸入波形的頻率為 1khz,1Mhz,50Mhz, 峰峰值為 20V, 輸出波形的峰峰值為 200mV.基本無偏差 .由上可知知道，該T 型分壓衰減網絡可以實現在0-50MHZ 頻率范圍內 , 實現對信號衰減-4

8、0db.2. 低頻 T 型電阻衰減網絡下圖是輸入幅值為10V（峰峰值 20V）,頻率為 1kHZ，50KHZ,300KHZ,1MHZ的交流信號上圖為仿真出來的輸出波形（輸入為綠色，輸出為黃色），輸入波形的頻率為01Mhz范圍內 , 峰峰值為 20V,輸出波形的峰峰值均值為20mv. 綜上現象可以知道 , 該 T 型分壓衰減網絡可以實現在0-1MHZ頻率范圍內 , 實現對信號衰減-60db.<2>實物電路圖及結果分析1. 高頻 T 型電阻衰減網絡下圖是輸入一個峰峰值為 2.5V ，頻率分別為 100hz、 10khz、1Mhz、20Mhz、 50Mhz、80Mhz的正弦波，通過 T

9、型衰減網絡，其輸出波形如下所示由上可知，頻率在 0 50MHZ，輸入電壓峰峰值為 UI=2.5V 經過該高頻 T 型電阻衰減網絡后，輸出波形的峰峰值為 25.8mv、 25.6mv、25.4mv、 25.2mv、25.8mv、 26.4mv，無失真，總體變化幅度小于 2mv25.825.625.425.226.427.0則輸入電壓峰峰值 Uo625.9mV衰減倍數 AU 1 20 log U O 20 log(25.9mV )38dbUI2V( UI) 2輸入功率PI 1222.5V2.5VWRI80.01650( Uo ) 225.9mV25.9mV輸出功率Po12 2mWRo80.0017

10、50說明該高頻 T 型電阻衰減網絡可以在 050Mhz頻率范圍內衰減 -38db, 且衰減倍數無明顯變化，在誤差范圍內滿足實驗要求。另外，在測試高頻T 型電阻衰減網絡時，用的示波器型號是DS22022. 低頻 T 型電阻衰減網絡下圖是輸入一個峰峰值為 20V，頻率分別為 100hz、 10khz、50khz、100khz、200khz 的正弦波，通過 T 型衰減網絡，其輸出波形如下所示由上可知，頻率在 0200kHZ，輸入電壓峰峰值 UI=20V，經過該低頻 T 型電阻衰減網絡后，輸出波形的峰峰值分別為 27.4mv、27.0mv、26.0mv、26.2mv、27.0mv 范圍內，無失真，變化

11、幅度小于 2mv27.427.026.026.227.026.72mV則輸出電壓為 Uo=Uo5衰減倍數 AU 220 log Uo 20log( 26.72mV )57.5dbUI20V(UI)2輸入功率PI 22 220V 20VWRI0.058 1000( Uo )225.9mV 25.9mV輸出功率Po22 2mWRo0.00898 1000說明該高頻 T 型電阻衰減網絡可以在 0 200Khz 頻率范圍內衰減 -57.5db, 由于輸入輸出電阻匹配度不夠，誤差較大，但仍大致達到實驗要求。五遇到的問題及解決方案1、在測試過程中，用普通的示波器和信號發生器連接線在測試T 型分壓衰減網絡的

12、頻率響應時，當信號達到十幾兆時，信號會產生幅度較大的衰減，已知輸入出阻抗是200答; 因為信號發生器連接線可以等效成幾十 pf 的電容與電路的輸入阻抗形成低通濾波，所以會衰減，計算如下：等效電容大致取值為C =50pf, 輸入阻抗 RI=200形成低通濾波的截止頻率為所以說信號在十幾兆會產生明顯的衰減2. 為什么阻抗不匹配在高頻信號中會反射，什么是反射？反射是指在電路中由于拐角，過孔，元件引腳，線寬變化， T 型引線等阻抗發生突變，就會有部分信號沿傳輸線反射回源端。 表征這一現象的最好的量化方法就是使用反射系數，反射系數是指反射信號與入射信號幅值之比，其大小為： (Z2-Z1)/ (Z2+Z1

13、) 。Z1 是第一個區域的特性阻抗， Z2 是第二個區域的特性阻抗。 當信號從第一個區域傳輸到第二個區域時，交界處發生阻抗突變，因而形成反射例如，圖 a 左邊是 T 型網絡的輸出端并聯一個負載，右邊是一個射頻線。設射頻線的特性阻抗為 Z1=50，而射頻線左邊區域的特性阻抗為 Z2=RL/Ro=25，由于 Z1 Z 2 , 阻抗不匹配，所以電路中會出現反射現象反射系數 =(Z2-Z1)/ (Z2+Z1)=（50-25 ） /(50+25)=33.2%輸入電壓為 1.25V則電壓反射量 =1.25*33%=0.41圖 a圖 b3. 射頻線的工作特性如下：Vo1 為輸出一個電壓值，為了保證阻抗匹配，

14、需要加匹配電阻 R1=50與射頻線的特性阻抗 R2匹配，射頻頭阻斷了電流從 Vo1 流向 Vo2，因此 Vo1=Vo2方案改進綜上可知，方案一可以試驗 0-50MHZ 的信號衰減，然而衰減倍數卻只能衰減 -40db, 案二可以實現更大的衰減倍數，卻因此阻抗不匹配，不能用射頻線，在頻率高時，由于連接線上存在的等效電容和電感等會使帶寬受到限制。若要在帶寬足夠大時增大衰減倍數，需要使用更小的電阻才能實現。十實驗總結與提高 1實驗中存在的不足之處1. 方案一衰減倍數不夠大，方案二帶寬不夠2. 實驗結果誤差較大3. 方案設計時只采用了對稱 T 型網絡，未采用非對稱 T 型網絡 2實驗注意事項(1) 在設計高頻 T型電阻衰減網絡 PCB時，要保持地的完整性，信號線距離要短，減少彎曲(2) 在設計電路時，盡量選擇阻值較小的電阻，否則會產生噪聲等(3) 用射頻線時，要保證射頻