衰减及阻抗匹配网络的设计.doc

衰减及阻抗匹配网络的设计
一、实验目的
⒈了解衰减器和网络匹配的特点。
⒉学****常用衰减器和匹配网络的设计方法。
⒊学****精确阻值电阻的制作。
二、原理与说明
⒈衰减器的主要用途
在信号源与负载之间插入衰减器,使信号通过它产生一定大小或可以调节的衰减,以满足负载或下一级网络在正常工作时对输入信号幅度的要求。常用的衰减网络结构有倒L型、T型、П型和桥T型等几种。
⒉常用衰减器的衰减量有连续可调和按步级衰减两种
衰减器的衰减量,即衰减倍数可直接用输入、输出电压比表示,也可以用它的dB数表示。图2-1和图2-2所示为两种按分压器原理工作的衰减器,其中图2-1所示是一个电位器,它的分压比连续可调; 图2-2
是一种按规
律衰减的步级衰减器,这两种衰减器都可等效成倒L型网络,
输入特性阻抗和输出特性阻抗不等,且随衰减量的不同而变
化。此类衰减器常用在对匹配要求不高的场合,并且要求负
载电阻越大越好。图2-1
图2-2
⒊对称网络衰减器
当要求衰减器的插入不改变前后级匹配状况时,常采用如图2-3所示T型或П型对称网络衰减器。这类对称网络的特点是输入、输出特性阻抗一致且不随衰减档级而变化。
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RRR
(a)
图2-3
(b)
?U?
若衰减器的电压衰减倍数N?1?和特性阻抗ZC给定,则元件参数可由(2-1)式
?U2?
或(2-2)式决定。
对П型衰减器有
R1?ZC
N?12N
N?1N?1N?1N?12NN?1
2
2
R2?ZC
(2-1)
对T型衰减器有
R1?ZC
(2-2)
R2?ZC
图2-4
用多个相同的衰减器级联可构成一个步级衰减器,如图2-4所示。由于其中两个R2
并联可用一个R2/2来等效,因此还可以用图2-5所示梯形电路构成衰减器。由于是对称
2
网络,级联后输入输出特性阻抗不变,而总衰减量为各级衰减量相乘或dB数之和。
图2-5
⒋倒L型网络衰减器
当前后级或信号源与负载网络不匹配时,可以插入一倒L型网络,使之成为匹配传输网络(倒L型网络本身是衰减器,因此在匹配的同时也产生衰减)。如图2-6所示,设
R2信号源内阻为RS,负载电阻为RL,而倒L型网络特性阻抗Zr(ZC1)和Z?(ZC2)与R1、
之间的关系,由(2-3)式和(2-4)式决定。
u
图2-6
RL
Zr? (2-3)
Z??由于Zr?Z?,故如果RS?RL,应将Zr一端与RS相接,Z?一端与RL相接。因此,
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由Zr?RS和Z??RL,解得
R12?
(2-5)
2R2?(2-6)
三、预****要求
⒈用倒L型网络设计一匹配器。如图2-6所示,其中RS?600?,RL?150? ,计算各元件值。
⒉设计一衰减器,它由两级П型对称网络级联而成,特性阻抗ZC?50?,如图2-7所示。一级衰减量为5dB,另一级衰减量为10dB,确定各元件值。
⒊自拟表格,将测量数据记录在表中。