T型网络衰减电路

T型电阻衰减电路

一．性能指标:

《1》设计一个T型电阻衰减电路

要求衰减倍数-40db

在0-50MHZ频率围衰减倍数基本不变

《2》设计一个T型网络衰减电路

要求衰减倍数-60db

频率要求在低频围（低于200khz）

二．方案论证：

在无线系统测试中常常需要对从一个设备到另一个设备的信

号进行衰减。例如，射频发射机测试中，涉及的功率等级常

常从几瓦到几百瓦甚至上千瓦，这么大功率的信号必须得经

过衰减以后才可以连接到大部分的测试设备中，否则会对测

试设备有损害。一种叫做衰减器的简单电路常常能用来减少

信号幅度，而且衰减器不但可以把信号电压衰减到一定值还

可以对阻抗值进行变换。实现此功能的电路常常被称作π型

或T型衰减网络

大部分测试设备常常具有特定的输入阻抗。比如，许多的无线通信测试设备的特性阻抗为50 Ω而视频设备

的特性阻抗为75Ω，而T型电阻衰减网络可以根据实际

要求随意设置输入阻抗，可以实现阻抗匹配问题；而且T

型网络采用电阻并联后分压的方式，也可以避免使用大电

阻分压对衰减网络的性能产生影响；另外，T型电阻衰减

网络设计简单，易于计算，所以在电阻分压时经常被使用。方案一高频T型电阻衰减网络

题目要求设置衰减增益为-40dB,输入输出阻抗为与外部仪

器阻抗匹配，因为要测试比较高的频率（0-- 50MHZ），用

普通的示波器和信号发生器与电路的连接线会对测试结果

产生很大影响（如普通的信号源连接线会等效为几十pf的

电容，与电路中的电阻构成一个频率较高的低通滤波，会

在频率高时对电路产生衰减作用），因此要用到射频头和射

频线。因为射频线的特性阻抗是50Ω，所以射频线特两端

的电阻阻值必须为50Ω，所以限制了T型网络的输入输出

阻抗，从而限制了衰减倍数。所以说要实现更高频率的衰

减，就不能实现更大的衰减。

方案二低频T型电阻衰减网络

首先该方案是实现更高的衰减倍数，因为该方法电阻的取值不受限制，可以任意设置衰减倍数。然而电路中就不能用射频线，因此在高频信号时，由于普通信号线存在有等效电容，会在高频信号时对信号衰减，所以说此方案只使用于低频信号。

三. 系统硬件电路设计

<1> 普通的T型衰减网络设计

在设计T 型电阻网络衰减时，为了保证衰减倍数能够在理论计算值误差围，必须要考虑阻抗匹配，即上一级的输出阻抗要和T 型网络的输入阻抗要一致，即R ’=RI ，下一级的输入阻抗要和T 型网络的输出阻抗一致，即RL=Ro,电路图如下所示

图1

由阻抗关系可得

)o 2//(31R R R R RI ++=-------------------------------------------（1）

)I 1//(32o R R R R R ++=--------------------------------------------（2）

又根据电路输入电压和输出电压关系可得

RI

R1RI UI -2)31(+⨯=⨯+⨯+Uo R RI UI R UI RI R RI ----------------------（3）

由（1）（2）（3）关系式可推出

RI UI Uo Ro RI UI Uo

RI

UI Uo Ro RI R --⨯⨯-⨯=12)1(122

-------------------------------(4)

o 12)1(222

R UI Uo Ro RI UI Uo

RI UI Uo R --⨯⨯

⨯-=------------------------------------（5）

12322

-⨯⨯

⨯=UI Uo Ro RI UI Uo

RI R -----------------------------------------------------(6)

<2> 对称T 型衰减网络设计

图1设计的电路图适用于所有T 型电阻衰减网络，若当R1=R2时，该T 型电阻衰减网络就变成对称T 型衰减网络，其电路图如下所示

图2

由阻抗关系可得

)I 1//(21RI o R R R R R ++==----------------------------------

----------（7）

又根据电路输入电压和输出电压关系可得

RI R1RI UI -1)21(+⨯=⨯+⨯+Uo R RI UI R UI RI R RI ----------------------

（8）

由（7）（8）关系式可推出

111+-⨯=UI

Uo UI Uo Ro R -------------------------------(9) 12o 222

-⨯=UI

Uo UI

Uo R R -----------------------------------------------------(10)

<3>高频T 型电阻衰减网络设计

由上可以知道，要设置输入阻抗RI=R ’=50Ω，(R ’为信号源部固定阻抗，与输入阻抗匹配)，要设置Ro//RL+R4=50Ω,（实现与射频线匹配）为了方便计算，这里我们取Ro=50，则RL=Ro=50Ω（负载与输出阻抗匹配），可推出R4=25Ω

图3

先已知RI=Ro=50Ω，衰减倍数Au1=-40db,由公式（4）（5）（6）可推出

R1=R2=49.01Ω

R3=1Ω

<4>低频T型电阻衰减网络设计

低频T型电阻衰减网络中，虽然不用设置射频线阻抗匹配，但仍然需要设置输入输出阻抗匹配，如图1所示。这里我设RI=RL=1k, 由性能指标可知，Au2=-60db,可根据公式(4)(5)(6)可推出R1=R2=998Ω

R3=2Ω

四．系统调试和分析

<1>电路仿真

1.高频T型电阻衰减网络