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射频衰减器的主要指标

10月10日

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1、衰减量

衰减量是最常用的术语,用于描述传输过程中从射频衰减器的一端到另一端的信号减少的量值,即S21参数,可用倍数或分贝数来表达:

A=101g(Pout/Pin)

式中,A为衰减量(dB);Pout为输出信号电平;Pin为输入信号电平。注意,Pout和Pin均采用同一单位的功率值(W,mW或μW)。

常见的衰减量为3,6,10,15,20,30和40dB,在一些小功率射频衰减器(2W以下)中,可以见到1, 2,…,10dB的衰减量;少数特大功率的射频衰减器有50dB以上的衰减量;精密射频衰减器则可以做到小数点后一位的衰减量,如3.3dB。

2、衰减量的频率响应

在25°C时,整个频率范围内衰减量的变化量(dB),被称为衰减量的平坦度。

频率响应是射频衰减器的重要指标,如在放大器或发射机的谐波测量中,射频衰减器的频率响应指标将会影响到谐波测量的相对值误差。

3、衰减量的偏差

在25℃,输入功率10mW时测得的插入损耗和标称值的偏差。

4、VSWR

VSWR即S11/S22参数,等于特性阻抗与射频衰减器的输入/输出阻抗的比值。对于微波/射频路由器件,如电缆和转接器,其输入阻抗和输出阻抗几乎相等,而射频衰减器则不同,这是由于其存在衰减特性的缘故。射频衰减器的这种特性可被用于射频系统中的阻抗匹配。射频衰减器有较好的VSWR表现,其典型值小于1.1。

5、平均功率容量

即在射频衰减器输出端接特性阻抗,环境温度为25℃时可长期加到射频衰减器输入端的敢大平均功率。当工作温度升至125℃时,允许的输入功率降到额定功率的10%(见下图),射频衰减器的其他指标不应该发生变化。需要注意的是,输入到射频衰减器中的绝大部分射频能量均被转换成热能并通过散热片消耗掉,所以射频衰减器在工作时具有较高的表面工作温度。

功率容量和环境温度的关系

6、最大峰值功率

最大峰值功率的定义和最大平均功率类似,但所加功率的脉冲宽度和峰值功率的关系通常由制造商自行定义。

7、功率系数

当输入功率从10mW变化到额定功率时,衰减量的变化系数,表示为dB/(dB *W)。衰减量的变化值的具体计算方式是将功率系数乘以总衰减量(dB)和功率(W)。如一个功率容量50W,标称衰减量为40dB的射频衰减器的功率系数为0.001dB/(dB?W),意味着输入功率从10mW加到50W时,其衰减量会变化0.001x40x50=2 (dB)之多!

在测试和测量中,这项指标将直接影响到最终的精度,尤其是大功率测置时。如用上述射频衰减器来测量蜂窝基站的输出功率,当被测功率为20W (43dBm)时,射频衰减器的衰减量变化了0.001x40x20=0.8(dB),这意味着最终测试结果可能是43dBm±0.8dBm,仅射频衰减器误差就高达-17%和+20%,这还未计算失配误差和功率计误差。

8、温度系数

温度系数是指在最大工作温度范围内插入损耗的最大变化,用(℃)-1表示,典型值为0.0004(℃)-1。例如,在25~125°C范围内,一个标称值为30dB的射频衰减器的衰减量常变化为0.0004x30x100=1.2 (dB)。

9、工作温度极限

工作温度极限是射频衰减器工作在最大输入功率时的最高温度(℃)。

10、连接器的寿命

连接器的寿命是指正常连接、断开的次数。在规定的连接器寿命内,射频衰减器的所有电气和机械指标应该满足产品手册中规定的要求。

11、无源互调失真

无源互调失真是由于器件中的非线性因素而产生的。尤其需要关注的是三阶互调失真,因为三阶互调产物最大而且会干扰系统的正常工作;距离载频很近的二阶互调还无法被滤除。三阶互调电平的测试方法是将二个等幅的纯净信号(f1和f2)注入到被测射频衰减器中,三阶互调将以传输互调的形式出现在输出端;并以反射互调的形式出现在输入端,三阶互调的频率为三阶互调产物由相对于f1或f2的大小来定义,用-dBc来表示。

无源互调是近年来才被认识并重视的指标,而定义集总参数射频衰减器无源互调指标的厂家则更少。笔者对集总参数射频衰减器的无源互调特性进行了试验,结果发现采取了低互调设计的巢总参数射频衰减器的典型指标可达到-120dBc@2x43dBm,而未采取低互调设计的同类产品要相差30dB以上,二者有较大的差异。

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