引言

在無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試中常常需要對(duì)從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行衰減。例如，射頻發(fā)射機(jī)測(cè)試中，涉及 的功率等級(jí)常常從幾瓦到幾百瓦甚至上千瓦，這么大功率的信號(hào)必須得經(jīng)過(guò)衰減以后才可以連接到大部分 的測(cè)試設(shè)備中，否則會(huì)對(duì)測(cè)試設(shè)備有損害。一種叫做衰減器的簡(jiǎn)單電路常常能用來(lái)減少信號(hào)幅度，而且衰 減器不但可以把信號(hào)電壓衰減到一定值還可以對(duì)阻抗值進(jìn)行變換。實(shí)現(xiàn)此功能的電路常常被稱(chēng)作π型或 T 型衰減網(wǎng)絡(luò)。

理論分析

大部分測(cè)試設(shè)備常常具有特定的輸入阻抗。比如，許多的無(wú)線(xiàn)通信測(cè)試設(shè)備的特性阻抗為 50 Ω 而視頻設(shè) 備的特性阻抗為 75Ω。我們可以通過(guò)在輸入端簡(jiǎn)單的串聯(lián)一個(gè)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的衰減，如圖 1 所示，R 用來(lái)衰減進(jìn)入設(shè)備的信號(hào)電壓，但是它導(dǎo)致從源端看進(jìn)去的輸入阻抗為R_I=50Ω+R

這種結(jié)果常常是我們不希望的，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致信號(hào)不匹配。

如圖 2 所示電路可以在不改變等效阻抗的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)電壓的衰減，圖中增加的兩個(gè)電阻可以保持等 效電阻不變。所以此電路被稱(chēng)為 T 型電阻網(wǎng)絡(luò)。

另一種電路拓?fù)淙鐖D 3 所示，其因像字母π所以被稱(chēng)作π型網(wǎng)絡(luò)，它與Τ型網(wǎng)絡(luò)一樣可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)衰減并 保持輸入阻抗不變。

以圖 2 為例對(duì) T 型網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行推導(dǎo): 首先因?yàn)閺妮斎攵丝催M(jìn)去的輸入電阻應(yīng)該等于 Ro，所以可得

又根據(jù)電路輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系可得：

聯(lián)立方程①和②，可解得：

同理，可得圖 3 所示 π型網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算公式為：

應(yīng)用舉例：
我們以特性阻抗為 50Ω，信號(hào)衰減 20dB 為例，設(shè)計(jì) T 型衰減網(wǎng)絡(luò)。 可得

非對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)： 上面所示的無(wú)論是T 型還是π型網(wǎng)絡(luò)都是對(duì)稱(chēng)的，即網(wǎng)絡(luò)中有兩個(gè)電阻相等。這種網(wǎng)絡(luò)由于其對(duì)稱(chēng)性，其 只能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)兩端阻抗相等的情況下，所以有一定的局限性。下面推導(dǎo)非對(duì)稱(chēng)T 型網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算公式。

圖5：非對(duì)稱(chēng)T 型網(wǎng)絡(luò)

首先由電壓相互關(guān)系可得：

由阻抗關(guān)系可得：

⑤⑥⑦聯(lián)立求解可得：

非對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例：
我們同樣用上一個(gè)例子，輸入輸出特性阻抗為 50Ω，信號(hào)衰減 20dB 為例，設(shè)計(jì)非對(duì)稱(chēng)T 型衰減網(wǎng)絡(luò)。

同理