RF解密--什么是射频衰减器？

答案：

衰减器是一种掌握元件，紧张功能是降落通过衰减器的旗子暗记强度。
这种元件一样平常用于平衡旗子暗记链中的旗子暗记电平、扩展系统的动态范围、供应阻抗匹配，以及在终端运用设计中履行多种校准技能。

简介

本文延续之前一系列短文，面向非射频工程师讲解射频技能。
ADI将在文中磋商IC衰减器，并针对其类型、配置和规格提出一些见地，旨在帮助工程师更快理解各种IC产品，并为终端运用选择得当的产品。
该系列的干系文章包括：“为运用选择得当的RF放大器指南”、“如何轻松选择得当的频率产生器件”和“RF解密–理解波反射”。

衰减器的类型

从关键功能这个角度，衰减器可以分为固定衰减器和可变衰减器，前者的衰减电平保持不变，后者的衰减电平可调。
根据可变衰减器支持的衰减掌握办法，还可以进一步细分为电压可变衰减器(VVA)和数字步进衰减器(DSA)，前者采取仿照掌握技能，后者采取数字掌握技能。

VVA可以持续调节衰减电平，电平可以设置为给定例模内的任何值。
对付自动增益掌握电路、校准校正以及其他须要平稳、精确地掌握旗子暗记的处理功能，常日采取仿照可变衰减器。

数字步进衰减器采取一组离散衰减电平，可以按照预先设置的衰减步长调节旗子暗记强度。
数字掌握RFIC衰减用具有可兼容微掌握器的掌握接口，并供应出色的办理方案，可用于在繁芜设计中保持功能完全性。

设计配置

衰减器IC可以利用电阻、PIN二极管、FET、HEMT和CMOS晶体管，并通过GaAs、GaN、SiC或CMOS技能来实现。
图1显示了构成各种衰减器设计配置的三种基本拓扑：T型、型和桥接T型网络。

图1.基本的衰减器拓扑：(a) T型，(b) 型，(c)桥接T型网络。

固定值衰减器利用通过薄膜和厚膜稠浊技能实现的这些核心拓扑来供应固定衰减电平。

VVA一样平常利用T型或型配置，二极管或晶体管元件事情在非线性电阻区。
利用基本元件的电阻特性，通过改变掌握电压来调节所需的衰减电平。

DSA常日采代替表单个位的多个级联单元，它们可以输入或输出，以实现所需的衰减电平。
图2显示了DSA设计利用的几种配置示例。
个中包括：采取了集成SPDT开关，可通过衰减器和直通线来切换输入和输出端口的配置；开关调节器件设计，利用晶体管或二极管作为可调电阻；开关电阻配置，电阻可以切换，在电路中作为输入或输出；以及器件嵌入式设计，晶体管或二极管是该设计的组成部分。

图2.DSA设计配置示例：(a) 型配置，采取集成开关，(b)开关调节FET配置，(c)开关电阻配置，(d)FET嵌入式配置。

衰减器拓扑可以用在反射或平衡类型的设计中，事理图如图3所示。
反射型器件利用同等衰减器，它们连接至3dB正交耦合器的输出端，一样平常供应宽动态范围。
平衡配置利用两个3dB正交耦合器连接一对完备相同的衰减器，以供应出色的VSWR和功率处理能力。

图3.(a)反射型和(b)平衡型衰减器设计拓扑。

除了本文中描述的紧张设计配置之外，还可利用其他类型的电路来实现IC衰减器元件；但是，本文对这些内容不做谈论。

紧张规格

为了针对终端运用选择得当的衰减器，工程师必须深入理解其紧张规格。
除了衰减功能和一些基本参数（例如插入和回波损耗）之外，还有许多其他特性也可用于描述衰减器元件，紧张包括：

► 频率范围(Hz)：IC保持其指定特性的频率

► 衰减(dB)：超过插入损耗的抑制量

► 频率相应：全体频率范围(Hz)内衰减电平(dB)的变革

► 衰减范围(dB)：该元件供应的总衰减值

► 输入线性度(dBm)：常日利用3阶交调点(IP3)表示，IP3定义输入功率电平的假设点，在该点相应杂散分量的功率将达到与基波分量相同的水平

► 功率处理(dBm)：常日利用输入1dB压缩点表示，该点定义了衰减器的插入损耗降落1dB时的输入功率电平；功率处理特性一样平常针对稳态和热切换模式下的均匀和峰值输入功率电平来确定

► 相对相位（度）：由衰减器元件引入旗子暗记中的相位偏移

除了这些常用参数之外，还利用开关特性来描述可变衰减器，常日以ns为单位来描述上升韶光和低落韶光、导通和关断韶光，以及RF输出旗子暗记的幅度和相位建立韶光。
此外，每种类型的可变衰减器都有其固有特性。

对付VVA，它们与其仿照掌握操作干系，包括：

► 电压掌握范围(V)：在衰减范围内调节衰减电平所需的电压

► 掌握特性一样平常用衰减斜率(dB/V)和性能曲线表示，从中可以看出，衰减电平与掌握电压成函数关系

对付DSA，其固有特性包括：

► 衰减精度（也称为状态偏差）(dB)：衰减电平相对付标称值的变革极限

► 衰减步长(dB)：任何两个连续衰减状态之间的变革量

► 步进偏差(dB)：衰减步长相对付标称值的变革极限

► 过冲、下冲(dB)：状态转换期间的旗子暗记瞬变电平（毛刺）

良好的衰减器元件常日须要在事情频率范围内供应平坦的衰减性能和出色的VSWR，供应足够的精度和功率处理能力，并确保在状态转换期间实现平稳、无毛刺运行（旗子暗记仅少量失落真），或者是供应线性掌握特性。

结论

IC衰减器元件的多样性当然不限于本文中谈论的这些，还可以找出其他类型的IC，包括基于频率的相位补偿衰减器、温度可变衰减器、带集成式DAC的可编程VVA等。
本文仅先容了一些常见的IC衰减器类型，紧张磋商其采取的拓扑和关键规格，以帮助RF设计职员为终端运用选择得当的元件。

ADI公司供应非常丰富的集成式RF元件。
ADI的衰减器IC供应多种架构和尺寸选项，设计职员可以根据系统哀求灵巧选择得当的产品。
这些产品旨在供应出色的性能，实现高度可靠的运行，以知足仪器仪表、通信、军用和航空市场各种运用的严苛哀求。

关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)在当代数字经济的中央发挥主要浸染，凭借其种类丰富的仿照与稠浊旗子暗记、电源管理、RF、数字与传感技能，将现实天下的征象转化成有行动意义的洞察。
ADI做事于环球12.5万家客户，在工业、通信、汽车与消费市场供应超过7.5万种产品。
ADI公司总部位于马萨诸塞州威明顿市。

关于作者

Anton Patyuchenko是一名拥有超过15年行业履历的RF专家。
他于2007年得到慕尼黑技能大学微波工程硕士学位。
毕业之后，Anton曾在DLR微波雷达所担当助理研究员。
他于2015年加入ADI公司，目前担当现场运用技能卖力人，重点关注RF技能。