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射频衰减器的类型及作用介绍

在RF电路中,更高的信号电平通常是一件好事。它们可以改善信噪比(SNR)并减少内部电路元件噪声和外部信号噪声引起的问题。因此,更高的信号电平通常可以简化RF电路设计的许多挑战。


然而,在许多系统中,RF信号不可避免地具有跨越30,40或更多dB的宽动态范围;某些设计必须处理超过100 dB的信号。示例包括雷达或远程无线,甚至是短距离LAN,其中一个或两个链路节点正在移动并且存在障碍物和干扰。


如果系统设计为使用较低电平信号,则可能没有更高功率信号的余量(RF,功率和信号电平通常密切相关)。结果是过载,饱和甚至会损坏敏感的模拟组件,如前端放大器。即使没有永久性损坏,只要信号链的组件“最大化”,系统就不会工作。在这些情况下,组件可能需要相对长的时间才能再次摆脱饱和状态链。在其他情况下,衰减器将一个点处的信号的最大值与链中另一个级别的最大限制最大值相匹配。


由于这些原因,通常需要管理和衰减信号电平。这是RF衰减器以已知或受控量进入的地方。 RF衰减器有三种类型:


1)固定值衰减器,提供一个或两个dB,或10 dB,20 dB或更多dB值。


2)电压可变或电压控制的衰减器,其中模拟电压被设置为连续可变范围内的衰减水平,例如在0dB和30dB之间或在0dB和60dB之间。


3)数字控制衰减器或数字步进衰减器(DSA),其中多位代码以0dB至32或64dB的离散步长建立衰减,例如,步长为1或2dB /位长;有些产品的步长小至0.25 dB。


(请注意,还有机械控制的衰减器,允许用户通过旋钮设置衰减。这些衰减器几乎只用于测试环境或高功率一次性设计。)



可控衰减器是可变增益放大器(VGA)的补充,可增强信号以匹配链中的组件范围。对于需要额外灵活性的设计,甚至可以使用可以跨越增益和衰减的VGA,例如-10到+40 dB;在内部,它们通过构造的可变衰减器(电压或数字控制)与增益块串联连接。


简单地使用可变衰减器而不是固定衰减器似乎是合理的,以提供最大的灵活性。然而,这种灵活性是有代价的,因为可变衰减器更昂贵,耗散更多功率,并且在上电时需要(在大多数版本中)控制信号,以及在使用期间的连续监督管理。 。这些是系统处理器和初始化过程的额外负担。相比之下,除了安装它之外,它与固定衰减器无关。在其他情况下,“固定”衰减器设计用于提供受控温度系数,以便在工作温度变化时稳定高功率RF放大器。


键衰减器参数指南选择


与所有组件一样,衰减器具有许多设计规范,这些规范定义了它们对于给定应用的适用性。衰减器的主要部分是频率范围和衰减值。


一些衰减器被设计和指定用于相对宽带使用,例如1到4GHz,而其他衰减器用于窄带条件,例如标称2.4GHz ISM频带。虽然更宽的带宽似乎是一个优势,但设计和性能成本在更宽的频带上更高。可变衰减器存在类似的情况。工作在30dB以上的宽范围单元比在30dB以上的范围内操作更昂贵。



频率范围和衰减的两个参数与其他关键规范相结合:频率范围内和整个工作温度范围内的衰减偏差或平坦度。平坦度通常在0.25dB或0.5dB的量级,并且通常难以在较高频率下维持。


如果衰减器是固定值单位,则仅在该单个dB值处指定平坦度。但是,对于可变衰减器,平坦度可能随衰减量而变化,因此必须在不同的衰减值下指定变化,例如每5或10 dB。最后,与几乎所有无源和有源元件一样,性能必须在标称温度(25°C)和器件的额定低温和高温下指定;一些供应商还提供温度系数数据。