電調減衰器是把大電壓信號衰減到一定的比例倍數(一般指功率衰減),達到安全或理想的電平值,方便測試工作,尤其在射頻和中運用廣泛。它的衰減指標,有多方面的要求,主要有以下幾方面:衰減精度、承受功率、特性阻抗、可靠性、重復性等。電調減衰器作為一種控制器已被廣泛應用于雷達、電子對抗、通信等各類系統中。PIN二極管和GaAs MESFET均可用來制作電調減衰器,但PIN二極管在耐功率性能、低損耗等方面有顯著的優點,特別是PIN二極管由于其具有極小的寄生電參數,因而在低損耗電路中更顯優勢。
電調減衰器是一種電流控制器件,其原理是基于PIN二極管結電阻隨加于其上的電流的改變而改變的特性。和PIN開關的二極管不同,PIN電調二極管由于I層相對較厚,結電阻隨電流增大而變小的速度比開關二極管慢得多,當結電阻降到3歐姆時,大約需要5~25mA電流,而開關二極管只需2~10mA電流即可。當然,開關二極管也可以做高速電調減衰器,但由于對電流的變化很敏感,故外圍電路處理要困難一些。電調減衰器又分為模擬和數控兩大類。普通PIN電調減衰器為模擬控制方式,電調減衰器的衰減量隨控制電流變化,控制較為方便,但對外圍電路有一定的要求。其工作原理基于PIN二極管結電阻隨著加在其上的電流改變而改變這一特性,一般當工作電流增大到5-25mA時,結電阻將降到2Ω以下。另一種方式是采用二進制數碼控制。數控電調一般采用兩種方式,一種采用數字信號控制電流大小,一種采用開關加固定電調減衰器的結構。其優點是便于計算機控制,經數字化校正處理后,其重復性和溫度穩定性較好,對控制源要求也不高,便于整機對幅度的實時校正,但其缺點是反應速度比較慢(約2μs),實現技術難度較大。從駐波特性上看,電調減衰器可分為匹配型和反射型。反射型電調在衰減時反射能量,駐波系數很大,隨著衰減量的增加而增加,而匹配型在衰減過程中駐波系數幾乎不變,而且性能穩定,但技術難度較大。控制方法有模擬控制和數字控制。
電調減衰器主要參數定義動態范圍:
最大衰減量與最小衰減量分貝數之差,最小衰減量又稱插入損耗。平坦度:指在規定頻帶內衰減量的起伏。線性度:對模擬控制而言,指衰減量與控制電壓(或電流)變化的線性程度。精 度:指實際衰減量與標稱衰減量的誤差。
電調減衰器的分類
電調減衰器有無源電調減衰器和有源電調減衰器兩種。
有源電調減衰器與其他熱敏元件相配合組成可變電調減衰器,裝置在放大器內用于自動增益或斜率控制電路中。
無源電調減衰器有固定電調減衰器和可調電調減衰器。固定電調減衰器由電阻組成,不影響頻率特性,常用T型或π型網絡組成;(有關常用75Ω阻抗T型、π型不同衰減量的電阻數據可參閱共用天線電視系統一書);可調電調減衰器由電位器組成在調試中及電平調整中使用。
要求電調減衰器的輸入、輸出阻抗應和接口端匹配,有線電視系統里都應為75歐。電調減衰器的頻率特性要滿足系統的頻率范圍要求,在頻率范圍內電調減衰器的衰減量應和頻率無關。
因此,常用電阻元件組成。頻率范圍不同,電調減衰器的形式也不同。有用同軸線作電調減衰器;在波導系統中,常用吸收電場能量的膜片作電調減衰器;也有采用固態二極管(如PIN二極管)在微波頻段內制成波導或同軸線系統的可以電調諧的電調減衰器。電調減衰器常用于多種電信設備和電子儀器中。
電調減衰器的主要用途是:
(1)調整電路中信號的大小;
(2)在比較法測量電路中,可用來直讀被測網絡的衰減值;
(3)改善阻抗匹配,若某些電路要求有一個比較穩定的負載阻抗時,則可在此電路與實際負載阻抗之間插入一個電調減衰器,能夠緩沖阻抗的變化。