1、1实验二 衰减及阻抗匹配网络的设计一、实验目的 了解衰减器和网络匹配的特点。 学习常用衰减器和匹配网络的设计方法。 学习精确阻值电阻的制作。二、原理与说明 衰减器的主要用途在信号源与负载之间插入衰减器，使信号通过它产生一定大小或可以调节的衰减，以满足负载或下一级网络在正常工作时对输入信号幅度的要求。常用的衰减网络结构有倒 L 型、T 型、 型和桥 T 型等几种。 常用衰减器的衰减量有连续可调和按步级衰减两种衰减器的衰减量，即衰减倍数可直接用输入、输出电压比表示，也可以用它的 dB数表示。图 2-1 和图 2-2 所示为两种按分压器原理工作的衰减器，其中图 2-1 所示是一个电位器，它的分压比连
2、续可调； 图 2-2 是一种按规律衰减的步级衰减器，这两种衰减器都可等效成10:倒 L 型网络，输入特性阻抗和输出特性阻抗不等，且随衰减量的不同而变化。此类衰减器常用在对匹配要求不高的场合，并且要求负载电阻越大越好。 图 2-1 12345678920K70K7K2K7020 20702010图 2-2 对称网络衰减器 当要求衰减器的插入不改变前后级匹配状况时，常采用如图 2-3 所示 T 型或 型对称网络衰减器。这类对称网络的特点是输入、输出特性阻抗一致且不随衰减档级而变化。iu21R1R2R1U 2U 1R2R1U 2U2(a) (b) 图 2-3若衰减器的电压衰减倍数 和特性阻抗 给定，
3、则元件参数可由（2-1）式12NUCZ或（2-2）式决定。对 型衰减器有 21CRZN（2-1）2对 T 型衰减器有 1CRZ（2-22N2）1R 1R 1R2R2R2R2R2R2R图 2-4用多个相同的衰减器级联可构成一个步级衰减器，如图 2-4 所示。由于其中两个3并联可用一个 /2 来等效，因此还可以用图 2-5 所示梯形电路构成衰减器。由于是2R2对称网络，级联后输入输出特性阻抗不变，而总衰减量为各级衰减量相乘或 dB 数之和。1R1R1R2R 2R2/R2/R图 2-5 倒 L 型网络衰减器当前后级或信号源与负载网络不匹配时，可以插入一倒 L 型网络，使之成为匹配传输网络（倒 L 型
4、网络本身是衰减器,因此在匹配的同时也产生衰减） 。如图 2-6 所示，设信号源内阻为 ,负载电阻为 ，而倒 L 型网络特性阻抗 和 与 、SR1()rCZ2()C1R之间的关系，由（2-3）式和（2-4）式决定。2rZ ZSuSR LR1/2R2R图 2-6(2-3)11224rR4(2-4)1122/4RZ由于 ,故如果 ,应将 一端与 相接, 一端与 相接。因此，rZSLRrSZLR由 和 ,解得rSRL（2-5）112SLR（2-6）2/SSL三、预习要求 用倒 L 型网络设计一匹配器。如图 2-6 所示，其中 , ,60SR150L计算各元件值。 设计一衰减器，它由两级 型对称网络级联
5、而成，特性阻抗 ，如图CZ2-7 所示。一级衰减量为 5dB,另一级衰减量为 10dB,确定各元件值。 自拟表格，将测量数据记录在表中。 S1 S250CZ5dB 10dB图 2-7四、设计任务 按预习时设计的结果，制作各种阻值的电阻（阻值必须准确，取四位有效数字）：可选用比计算的电阻值略低的标称值系列碳模电阻，用刀刮电阻的碳模层，同时用电桥测量其阻值，直至达到要求为止。按图 2-6、图 2-7 完成制作匹配器、衰减器的电路连接。 将按图 2-6 制作的匹配网络插入 、 的信号源5(60)SSuVR150fkHz5和 的负载之间，测量其衰减量以及信号源 发出和负载 吸收的功率。150LRSuLR 将按图 2-7 制作的衰减器插入 、 的信号源和10(5)SsVR150fkHz负载电阻 之间，分别测试 和 时各级衰减量、输入阻抗。L5LRL五、设计报告要求 整理设计过程和测试结果。 计算插入匹配网络后，负载吸收的最大功率，并与实验值进行比较。计算插入匹配网络后电路的效率。 将测量的各级衰减量、输入阻抗与理论值进行比较，计算其误差。 得出结论，并写出设计与测试报告。六、实验设备 YB1693 型函数发生器 一台； AS2294D 型双通道交流毫伏表 一台； DT9205 型数字万用表 一块； D26 型功率表 一块； 碳膜电阻 一组； 导线若干。
