多用控制元件衰减器的应用

电子发烧友网报道（文/李宁远）作为一种提供衰减的电气元器件，衰减器广泛应用于各种电子设备中。比较官方的定义是，在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路。其能力一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数进行标明。



无源与有源衰减器

衰减器主要可分为无源衰减器和有源衰减器两种，无源衰减器还可以继续细分为固定衰减器和可调衰减器，而有源衰减器一般与热敏元件配合使用，以构成可变衰减器，装置在放大器内用于自动增益或斜率控制电路中。

无源衰减器的主要架构是使用无源电阻网络配合电感实现，无源衰减器可以表现出很好的线性度并且通常来说功耗较低。但是无源器件不可避免地存在插入损耗较大的问题，而且依赖于电感进行电路的匹配。

有源衰减器电路的构成为可变增益放大器或可编程增益放大器。有源结构天生就具有更高的增益和更低的插入损耗，这也意味着有源衰减器能获得相比无源衰减器更大的衰减范围。但它也有自身的劣势，从结构来说，有源产生的附加相移会比无源结构大，并且在线性程度上不如后者好。

如果从衰减电平可不可变来看，可变衰减器还能继续分类，一是采用模拟控制技术的电压可变衰减器，一是采用数字控制技术的数字步进衰减器。电压可变衰减器顾名思义可以持续调节衰减电平。这种模拟衰减器通常用于自动增益控制电路、校准校正，或者其他需要平稳控制信号的处理。数字衰减器按照预先设置的衰减步长调节信号强度，能在较为复杂的RF设计中能保持不错的功能完整性。

衰减器的应用

衰减器由电位器组成在调试中及电平调整中使用，这要求衰减器的输入、输出阻抗应和接口端匹配。另外，虽然衰减器的衰减量应和频率无关，但前提是衰减器在频率范围内，也就是频率特性要满足应用的系统频率范围要求。所以应用系统的频率范围不同，衰减器的形式也不尽相同。

一个很典型的应用就是相控阵系统中调幅需要用到衰减器。在毫米波逐渐兴起的今天，相控阵系统帮助毫米波解决了很多频段带来的困难。在相控阵的收发组件中，衰减器用来补偿增益，补偿由于移相器移相带来的幅度误差，这就需要衰减器能够提供比较小的附件相移。

另一方面，衰减器在相控阵系统中还能用来控制天线幅度。衰减器抑制相控阵天线的波束旁瓣，让相控阵系统能够获得更低的旁瓣电平，实现更好的定向性。所以通常在这种应用里，附件相移较大的有源衰减器并不吃香。这种系统需要衰减器有着高的步进精度和小的附加相移，才能帮助系统减小追踪误差和校准难度。

应用衰减器的基本原则

衰减部分自然是衰减器的主要组成，通常它包含一条与地串联或并联电阻的线路。目前最常见的是Π型衰减器和T型衰减器，这两种类型相对简单。电压可变衰减器通常选择这种配置，晶体管元件工作在非线性电阻区，利用基本元件的电阻特性，通过改变控制电压来调节所需的衰减电平。像桥接T型衰减器、反射型衰减器的设计就更复杂一些，但是复杂的设计能带来更多的优势，比如反射型能提供更宽动态范围，平衡型能提供出色的VSWR和功率处理能力。

功率处理能力很关键，为了衰减器能够安全地处理所需功率，在使用中需要选择功率容量高于所需功率的衰减器。特别需要注意的是，如果是高温环境下的应用，需要处理好衰减器的散热问题，最好使用散热性能更好的衰减器，否则散热引起的功率容量变化可能让衰减器超出它可承受的功率范围。

阻抗匹配是同样最基本的原则，不进行阻抗匹配会形成驻波或反射，影响测量精度。

小结

衰减器这种元器件可以起到很多作用，它既能调整电路中信号的大小，又能在测量电路中读取被测网络的衰减值。它还能改善阻抗匹配，够缓冲阻抗的变化。运用衰减器，可以在很多终端应用设计中实施多种校准技术。