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聊聊不一样的衰减器Matching PAD

冬至子 来源:RFZone 作者:Knight 2023-06-12 10:25 次阅读

“有一说一”今天跟大家聊聊Matching PAD,这是一种特殊的阻抗匹配网络,由电阻构成,损耗较大,因此也相当于一个衰减器。

相对于电感、电容构成的阻抗匹配网络而言,Matching PAD具有更平坦的幅频响应、更好的阻抗匹配效果,广泛应用于广播、电视信号测试系统。

采用电阻设计匹配网络是很有讲究的,电阻毕竟会损耗信号,匹配网络中电阻太少起不到阻抗匹配的作用,电阻太多了损耗太大,会恶化系统性能。

幸运的是,存在一种最低损耗的匹配网络,通过两个电阻即可实现,通常称之为Minimum Loss PAD (MLP)。

下面就介绍一下这种电阻匹配网络的设计,以及如何选择电阻的阻值。

图片

图1. 由电阻构建的Minimum Loss PAD

MLP阻抗变换网络的拓扑结构比较简单,就是由两个电阻构建的“L型”网络,如图1所示,如果要在左、右两个参考面处得到期望的阻抗,两个电阻值应该如何选取呢?

电阻值的确定需要根据欧姆定律计算,就是串并联阻抗的计算过程,具体推导过程不再详述,这里只给出结论。

考虑Z 1 > Z2~~ 的情况,则为了实现两个参考面处的阻抗匹配,需要的R1和R2分别为

图片

如何确定MLP的衰减度呢?

MLP衰减度的确定依然需要根据欧姆定律,结合图2所示的等效电路图,便可以确定输入、输出电压之间的关系,继而确定输入、输出功率之间的关系。

图2中R2与Z2并联,然后再与R1串联,假设输入电压为V in ,经过推导可得负载Z2上的分压为

图片

式中x取值为

图片

输入功率为

图片

输出功率为

图片

则衰减度为

图片

将x代入上式并进一步化简得

图片

这意味着MLP阻抗变换网络的衰减度为

图片

图片

图2. 引入Minimum Loss PAD后的等效电路图

对于50-to-75 Ω的阻抗变换设计,根据如上公式,可以确定电阻R1和R2分别为

R 1 =43.3 Ω

R 2 =86.6 Ω

则对应的理论损耗为 -5.72 dB。

值得一提的是,采用三个或更多个电阻同样可以实现阻抗变换,只是这种更高阶的电路意味着更大的损耗。而一个电阻无法实现阻抗变换,因此图1所示的这种网络是起到阻抗变换的最小衰减网络,这也是称之为Minimum Loss PAD的原因。

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