衰減及阻抗匹配網(wǎng)絡的設計

1、實驗二 衰減及阻抗匹配網(wǎng)絡的設計一、實驗目的 了解衰減器和網(wǎng)絡匹配的特點。 學習常用衰減器和匹配網(wǎng)絡的設計方法。 學習精確阻值電阻的制作。二、原理與說明 衰減器的主要用途在信號源與負載之間插入衰減器，使信號通過它產(chǎn)生一定大小或可以調(diào)節(jié)的衰減，以滿足負載或下一級網(wǎng)絡在正常工作時對輸入信號幅度的要求。常用的衰減網(wǎng)絡結構有倒L型、T型、型和橋T型等幾種。 常用衰減器的衰減量有連續(xù)可調(diào)和按步級衰減兩種衰減器的衰減量，即衰減倍數(shù)可直接用輸入、輸出電壓比表示，也可以用它的dB數(shù)表示。圖2-1和圖2-2所示為兩種按分壓器原理工作的衰減器，其中圖2-1所示是一個電位器，它的分壓比連續(xù)可調(diào)； 圖2-2是一種按規(guī)

2、律衰減的步級衰減器，這兩種衰減器都可等效成倒L型網(wǎng)絡，輸入特性阻抗和輸出特性阻抗不等，且隨衰減量的不同而變化。此類衰減器常用在對匹配要求不高的場合，并且要求負載電阻越大越好。 圖2-1 圖2-2 對稱網(wǎng)絡衰減器 當要求衰減器的插入不改變前后級匹配狀況時，常采用如圖2-3所示T型或型對稱網(wǎng)絡衰減器。這類對稱網(wǎng)絡的特點是輸入、輸出特性阻抗一致且不隨衰減檔級而變化。(a) (b) 圖2-3若衰減器的電壓衰減倍數(shù)和特性阻抗給定，則元件參數(shù)可由（2-1）式或（2-2）式?jīng)Q定。對型衰減器有 （2-1）對T型衰減器有 （2-2）圖2-4用多個相同的衰減器級聯(lián)可構成一個步級衰減器，如圖2-4所示。由于其中兩個

3、并聯(lián)可用一個/2來等效，因此還可以用圖2-5所示梯形電路構成衰減器。由于是對稱網(wǎng)絡，級聯(lián)后輸入輸出特性阻抗不變，而總衰減量為各級衰減量相乘或dB數(shù)之和。圖2-5 倒L型網(wǎng)絡衰減器當前后級或信號源與負載網(wǎng)絡不匹配時，可以插入一倒L型網(wǎng)絡，使之成為匹配傳輸網(wǎng)絡（倒L型網(wǎng)絡本身是衰減器,因此在匹配的同時也產(chǎn)生衰減）。如圖2-6所示，設信號源內(nèi)阻為,負載電阻為，而倒L型網(wǎng)絡特性阻抗和與、之間的關系，由（2-3）式和（2-4）式?jīng)Q定。 圖2-6 (2-3) (2-4)由于,故如果,應將一端與相接,一端與相接。因此，由和,解得 （2-5） （2-6）三、預習要求 用倒L型網(wǎng)絡設計一匹配器。如圖2-6所示，

4、其中, ,計算各元件值。 設計一衰減器，它由兩級型對稱網(wǎng)絡級聯(lián)而成，特性阻抗，如圖2-7所示。一級衰減量為5dB,另一級衰減量為10dB,確定各元件值。 自擬表格，將測量數(shù)據(jù)記錄在表中。圖2-7四、設計任務 按預習時設計的結果，制作各種阻值的電阻（阻值必須準確，取四位有效數(shù)字）：可選用比計算的電阻值略低的標稱值系列碳模電阻，用刀刮電阻的碳模層，同時用電橋測量其阻值，直至達到要求為止。按圖2-6、圖2-7完成制作匹配器、衰減器的電路連接。 將按圖2-6制作的匹配網(wǎng)絡插入、的信號源和的負載之間，測量其衰減量以及信號源發(fā)出和負載吸收的功率。 將按圖2-7制作的衰減器插入、的信號源和負載電阻之間，分別測試和時各級衰減量、輸入阻抗。五、設計報告要求 整理設計過程和測試結果。 計算插入匹配網(wǎng)絡后，負載吸收的最大功率，并與實驗值進行比較。計算插入匹配網(wǎng)絡后電路的效率。 將測量的各級衰減量、輸入阻抗與理論值進行比較，計算其誤差。 得出結論，并寫出設計與測試報告。六、實驗設備 YB1693型函數(shù)發(fā)生