試驗(yàn)二

衰減器仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第1頁(yè)了解矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀工作原理掌握用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量待測(cè)元件回波損耗和插入損耗原理方法。了解功率衰減器原理及其應(yīng)用了解無(wú)源功率衰減器基本設(shè)計(jì)方法了解PIN電子功率衰減器原理及基本設(shè)計(jì)方法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繉?shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第2頁(yè)功率衰減器是一個(gè)能量損耗性射頻/微波元件，元件內(nèi)部含有電阻性材料。衰減器廣泛用于需要功率電平調(diào)整各種場(chǎng)所。數(shù)控衰減器固定衰減器集成衰減器二、功率衰減器原理實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第3頁(yè)1.衰減器技術(shù)指標(biāo)(1).工作頻帶。指在給定頻率范圍內(nèi)使用衰減器,衰減量才能到達(dá)指標(biāo)值。普通結(jié)構(gòu)與頻率相關(guān)。(2).衰減量。衰減量描述功率經(jīng)過(guò)衰減器后功率變小程度。(3).功率容量。衰減器是一個(gè)能量消耗元件，功率消耗后變成熱量。超出這個(gè)極限值，衰減器就會(huì)被燒毀。(4).回波損耗?；夭〒p耗就是衰減器駐波比。我們希望衰減器不能對(duì)兩端電路有影響。實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第4頁(yè)2.衰減器基本組成

組成射頻/微波功率衰減器基本材料是電阻性材料。通常電阻是衰減器一個(gè)基本形式,由此形成電阻衰減網(wǎng)絡(luò)就是集總參數(shù)衰減器(無(wú)源衰減器)。假如是大功率衰減器,體積必定要加大,關(guān)鍵就是散熱設(shè)計(jì)。

伴隨當(dāng)代電子技術(shù)發(fā)展,在許多場(chǎng)所要用到快速調(diào)整衰減器。這種衰減器通常有兩種實(shí)現(xiàn)方式,一是半導(dǎo)體小功率快調(diào)衰減器,如PIN管或FET單片集成衰減器；二是開(kāi)關(guān)控制電阻衰減網(wǎng)絡(luò),開(kāi)關(guān)能夠是電子開(kāi)關(guān),也能夠是射頻繼電器(有源衰減器或數(shù)字衰減器)。實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第5頁(yè)三種同軸結(jié)構(gòu)吸收式衰減器

(a)填充;(b)串聯(lián);?帶狀線(xiàn)截止式衰減器實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第6頁(yè)波導(dǎo)、同軸和微帶匹配負(fù)載結(jié)構(gòu)微帶單管電調(diào)衰減器實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第7頁(yè)3.PIN二極管工作原理PIN二極管是在P型和N型材料之間插入一個(gè)本征層組成基本PIN結(jié)橫截面圖直流偏置等效電路微波開(kāi)關(guān)利用PIN管在直流正、反偏壓下展現(xiàn)近似導(dǎo)通和關(guān)斷阻抗特征，實(shí)現(xiàn)了控制微波信號(hào)通道轉(zhuǎn)換作用。實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第8頁(yè)正偏條件下電阻記為RS，與偏置電流IF成反比，使PIN結(jié)二極管在高頻下有很好隔離度。（a）為正偏時(shí)等效電路。當(dāng)PIN結(jié)反偏或者零偏時(shí)，本征層I內(nèi)電荷被耗盡，表現(xiàn)出高電阻(Rp)，如圖（b）所表示。其中CT為PIN結(jié)二極管總電容，包含了結(jié)電容Cj和封裝寄生電容Cp。RS為PIN管正向偏置等效電阻(<2Ω)，L為金屬接觸產(chǎn)生電感效應(yīng)，大約為0.04nH，CT為PIN管反偏電容0.05pF。實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第9頁(yè)P(yáng)IN二極管高頻開(kāi)關(guān)串聯(lián)PIN射頻SPST正偏等效電路反偏等效電路實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第10頁(yè)正偏等效電路反偏等效電路并聯(lián)PIN射頻SPST實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第11頁(yè)串聯(lián)PIN射頻SPDT實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第12頁(yè)P(yáng)IN高頻電子衰減器由R和正向偏置PIN二極管組成一個(gè)分壓器。因?yàn)镻IN管正向偏壓時(shí)阻抗隨偏置電壓增大而減小，所以能夠起自動(dòng)衰減作用。

實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第13頁(yè)(1).控制功率電平:

在微波超外差接收機(jī)中對(duì)本振輸出功率進(jìn)行控制,取得最正確噪聲系數(shù)和變頻損耗,到達(dá)最正確接收效果。在微波接收機(jī)中,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制,改進(jìn)動(dòng)態(tài)范圍。(2).去耦元件:

作為振蕩器與負(fù)載之間去耦合元件。(3).用于雷達(dá)抗干擾中跳變衰減器:

是一個(gè)衰減量能突變可變衰減器,平時(shí)不引入衰減,碰到外界干擾時(shí),突然加大衰減。4.衰減器主要用途實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第14頁(yè)(a)T型功率衰減器(b)Π型功率衰減器同阻抗式：Z1=Z2

異阻抗式：Z1≠Z2三、集總參數(shù)衰減器類(lèi)型實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第15頁(yè)1.同阻式集總參數(shù)衰減器Rs1和Rs2傳輸矩陣：Rp傳輸矩陣：2).T型同阻式實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第16頁(yè)轉(zhuǎn)化為［S］矩陣為：衰減量：A=20lg|s21|(dB)端口匹配：20lg|s11|=-∞實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第17頁(yè)2).П型同阻式實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第18頁(yè)3).T型異阻式實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第19頁(yè)4).П型異阻式實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第20頁(yè)實(shí)例一：

設(shè)計(jì)一個(gè)5dBT型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰減器。同阻式集總參數(shù)衰減器A=-5dB，由公式計(jì)算元件參數(shù):實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第21頁(yè)Ctrl+R旋轉(zhuǎn)器件ADS仿真：5dBT型同阻式固定衰減器新建工程、設(shè)計(jì)，命名為R_T_Attenuator；選Lumped-Components元件庫(kù)，完成原理圖；進(jìn)行仿真F5移動(dòng)文字實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第22頁(yè)仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第23頁(yè)練習(xí)：設(shè)計(jì)10dBП型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰減器。實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第24頁(yè)ADS仿真：10dBП型同阻式固定衰減器實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第25頁(yè)仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第26頁(yè)實(shí)例二、設(shè)計(jì)一有源“T”型衰減器，詳細(xì)指標(biāo)：工作頻帶：1—2GHz低衰減時(shí)頻帶內(nèi)衰減小于1.1dB，1.4GHz處衰減小于0.8dB高衰減時(shí)頻帶內(nèi)衰減大于10dB，1.4GHz處衰減大于12dB實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第27頁(yè)ADS仿真步驟建立新原理圖，命名為PIN_Attenuator，完成以下二極管模型原理圖實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第28頁(yè)工具欄雙擊，在圖中插入“VAR”控件，設(shè)置變量Rj

實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第29頁(yè)在“Attenuator”上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“NewSymbol”彈出對(duì)話(huà)框直接點(diǎn)【OK】實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第30頁(yè)選擇“PIN”【OK】，生成二極管圖形符號(hào)。實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第31頁(yè)【File】【DesignParameters】“GeneralCellDefinition”實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第32頁(yè)I100”Add”

“SaveAELfile”O(jiān)k”保留設(shè)計(jì)原理圖實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第33頁(yè)新建原理圖，命名為PIN_My，完成衰減器設(shè)計(jì)單擊工具欄圖標(biāo)“”，向圖中拖入二極管，完成原理圖實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第34頁(yè)2.單擊“”圖標(biāo)，進(jìn)行仿真，分析結(jié)果D1和D2偏置I對(duì)調(diào)高衰減結(jié)果低衰減結(jié)果實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第35頁(yè)四、衰減器測(cè)量--AV36580A矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

AV36580A矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀含有強(qiáng)大測(cè)量功效，可用于對(duì)濾波器，放大器，天線(xiàn)，電纜，有線(xiàn)電視分接頭等射頻元件性能完成矢量網(wǎng)絡(luò)分析?？煽焖?、準(zhǔn)確地測(cè)量被測(cè)件S參數(shù)幅度、相位和群延遲特征。實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第36頁(yè)頻率范圍300kHz～3GHz頻率分辨率1Hz頻率準(zhǔn)確度5×10-6端口輸出功率-25～+10dBm，選件：-85～+10dBm中頻帶寬1Hz～100kHz系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍中頻帶寬10Hz85dB(0.3MHz～10MHz)118dB(10MHz～3GHz)中頻帶寬3kHz60dB(0.3MHz～10MHz)90dB(10MHz～3GHz)測(cè)試

端口

指標(biāo)頻率范圍300k～10MHz10M～3GHz有效方向性(dB)4946有效源匹配(dB)4440有效負(fù)載匹配(dB)4946反射跟蹤±0.020dB傳輸跟蹤±0.020dB掃描速度90ms(掃描點(diǎn)數(shù)201點(diǎn)，中頻帶寬30kHz，顯示器更新?tīng)顟B(tài)：開(kāi))技術(shù)規(guī)范實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第37頁(yè)試驗(yàn)步驟（一）測(cè)失配負(fù)載在600～2600MHz駐波比（S11、回?fù)p）起始600MHz終止2.6GHz掃描設(shè)置101←I設(shè)置激勵(lì)參數(shù)觸發(fā)連續(xù)掃描進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)校準(zhǔn)機(jī)械校準(zhǔn)單端口(反射)分別進(jìn)行前向開(kāi)路、短路、匹配負(fù)載校準(zhǔn)完成單端口雙陰連接器N型陽(yáng)開(kāi)路器按圖連接N型陽(yáng)短路器50ΩN型陽(yáng)負(fù)載掃描點(diǎn)掃描類(lèi)型線(xiàn)性頻率實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第38頁(yè)進(jìn)行測(cè)量格式駐波比光標(biāo)用調(diào)整旋鈕統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（11組），攝影統(tǒng)計(jì)波形測(cè)量S11雙陰連接器失配負(fù)載實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第39頁(yè)

（二）測(cè)衰減器在600MHz-2600MHz插損和回波損耗進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)校準(zhǔn)全雙端口(SOLT)分別進(jìn)行前向和反向開(kāi)路、短路、匹配負(fù)載校準(zhǔn)按圖連接N型陽(yáng)開(kāi)路器N型陽(yáng)短路器50ΩN型陽(yáng)負(fù)載反射前向反向完成反射測(cè)試傳輸直通按圖連接，進(jìn)行直通校準(zhǔn)雙陰連接器完成傳輸測(cè)試完成全雙端口機(jī)械校準(zhǔn)雙陰連接器N型陰開(kāi)路器N型陰短路器50ΩN型陰負(fù)載實(shí)驗(yàn)二衰減器的仿真設(shè)計(jì)第40頁(yè)進(jìn)行測(cè)量格式對(duì)數(shù)幅度光標(biāo)用調(diào)整旋鈕分別統(tǒng)計(jì)回?fù)p、插損和駐波數(shù)據(jù)（11組），并攝影統(tǒng)計(jì)波形