我們在之前的文章中，分別討論過微波衰減器的相關知識，從衰減器的技術指標，到衰減器的實現方式。今天，我們對衰減器的知識進行一下匯總梳理。

No.1 衰減器的指標

在射頻電路設計中，尤其是一些通過式元件的設計，我們通常希望元件的插損盡可能地小，盡可能的讓更多的來之不易的射頻功率通過去。但是有些時候，我們有不希望功率太大，比如在一些測試上，功率太大，有可能把造成測試儀器的損壞。這時，就用會用到這個吃貨——功率衰減器。就是下面這個長滿散熱片的家伙，吃掉的功率被它轉化成熱吸收了，為了防止過熱，所以就給它穿上了這層專門散熱用的鎧甲。

第一點就是衰減器的 工作頻段 。其實對于任何微波器件來說，都要注意其工作頻段，這里包括工作頻率和帶寬。因為其它的技術指標都是基于這個工作頻段來說的。拋開工作頻段，性能再好都白搭。如下圖所示，這個工作頻段就標注在衰減器的名牌上，對于下面這款衰減器，其工作頻段是DC——3GHz。

第二個就是其 衰減量 ，這個是由我們索要應用的系統所決定的。這個衰減量就是電磁波信號通過衰減器之后被衰減器吃掉多少功率，P1-P2.對于上圖的這款衰減器，其衰減量就是30dB。也就是一個1W（30dBm）的電磁波信號過去，只剩1mW（0dBm）的功率出來，也就是0.99W的功率被衰減器給吃掉了。

下一個比較關鍵的就是衰減器的功率容量了。如同上面所說，這個被吃掉的功率，跑哪里去了呢？被衰減器內的阻性材料轉化成熱了，所以要加足夠的散熱片來散熱。熱會影響衰減器的性能。但是最終決定功率容量的還是其內部材料結構的擊穿功率，太熱的話，會是材料的擊穿門限值降低。

除了這三個關鍵參數之外，衰減器還必須具有良好的 回波損耗 ，這樣才能保證衰減器對兩端電路的影響小。良好的 互調特性 ，包括無源互調PIM，我們總是不希望信號從衰減器出來后，有其他的雜散出來，私生子總是不受歡迎的。當然還有一些機械結構的性能要求，比如說可靠性，接頭壽命等等。

所以在選擇衰減器時，一定要認真閱讀衰減器的銘牌，選擇滿足系統要求的衰減器。

No.2 集總參數衰減器設計

顯而易見，衰減器的組成就是用到了這個電阻元件，利用電阻對電磁波信號的吸收來達到降低信號電平的目的。對于上述兩種電路，一個就是T型衰減器，有Rs1，Rs2和Rp三個電阻組成。另一個就是常用的Π型衰減器，也同樣是有Rp1，Rp2，Rs 三個電阻組成。我們通過這三個電阻的選值，就可以確定衰減器的衰減值。

這里要注意衰減器使用場和，也就是衰減器兩端的傳輸線阻抗值Z1和Z2。如果Z1=Z2，那么衰減器只要完成相應的信號衰減值就可以了，如果Z1不等于Z2的話，衰減器在進行信號衰減的同時，也能完成阻抗的匹配。我們下面分這兩種情況，一一去講解。

Case1 Z1 等于Z2

這種情況就比較簡單了，對于上面兩種衰減電路，我們只要根據網絡級聯的方法就可以分析出衰減值與電阻之間的關系式。

首先我們看一下T型衰減器，我們只要利用三個電阻的A參數進行級聯計算，就可以求出整個衰減器的A參數。然后利用A參數和S參數的轉換公式，可以計算出衰減器的S參數，進而得到衰減器的衰減值S21dB。反之，也可以根據衰減值，算出電阻值。

假設 Rs1=Rs2，（實際選擇時，往往也是用到兩個相同的電阻）；

1， Rs1的A參數矩陣

2，Rp的A參數矩陣：

3，T型衰減器的A參數矩陣

4，A參數轉換為S參數

衰減器是一個雙端口互易網絡，及S11=S22，S12=S21.它的衰減值，就是10log（S21）dB，它的反射系數就是10log（S11）dB，我們希望這個反射系數是無窮小。求解上述方程組就可以得到T型衰減器的設計公式（有興趣的同學可以自己推導一下啊，書上是這么寫的。。。。）：

同樣的方法，我們也可以得到Π型衰減器的設計公式：

Case2 Z1 不等于Z2

當Z1不等于Z2時，在級聯之后，要考慮阻抗變換，這里僅給出這兩種衰減器的計算公式。

T型衰減器

Π型衰減器

相應的，我們如果改變衰減器的電阻值，那么其衰減值也會隨著變化，這個時候，我們就可以利用一個可調電阻來對衰減器的衰減值進行微調，也就可以對信號的電平進行調節。這個可調衰減器，也是射頻電路中經常用到的。這個衰減器的設計方法，您掌握了嗎？

No.3 分布參數衰減器設計

分布參數衰減器就是將電阻材料與微波傳輸線相結合，增加傳輸線的損耗，來獲得衰減器的衰減量。

No.1 ** 吸收式衰減器**

吸收式衰減器是在矩形波導中加入吸收片，通過吸收片吸收微波能量來實現衰減的作用。吸收片是一種涂有吸收層的漸變刀型或者兩端呈尖劈狀的介質片。吸收片做成刀型或者尖劈形，這樣可以使波導的等效阻抗逐漸變化，以減少對輸入信號的反射，是阻抗匹配的一種方法。

下圖來自于參考1，給出了常見的吸收式衰減器的構造。圖a給出了吸收片插入深度可調的刀型衰減器，圖b給出了吸收片固定的固定衰減器，圖c給出了吸收片沿著波導寬邊方向可移動的可調衰減器。吸收片的設置與矩形波導中的主模H10電場線平行，吸收片上有電流流過，使電磁能轉換成熱能，構成微波功率的衰減。

No.2 ** 極化衰減器**

下圖給出了常見的極化衰減器的結構圖，極化衰減器有三段組成，兩端分別為平行于波導寬壁放置吸收片的固定的矩形——圓形過度波導段和圓形——矩形過度波導段，中間一段為內部放置吸收片2 的傳輸H11模的圓波導，吸收片可以與中間的圓波導一起旋轉，吸收片的旋轉角度不同，衰減量也不同。當三段吸收片足夠大時，衰減器的衰減量只與吸收片的旋轉角度相關，可作為標準可調衰減器使用。

No.3 ** 截止衰減器**

顧名思義，截止式衰減器是利用波導的截止特性來做的。波導的截止特性如下圖所示，故波導本身就是一款天生的高通濾波器。

下圖就是一款截止式衰減器。截止衰減器的主體部分是一個工作在截止狀態的圓波導，可通過選擇圓波導的直徑來確定截止頻率。

No.4 ** 匹配負載

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匹配負載是一種接在傳輸線系統終端的單端口微波元件，能夠無反射的吸收入射波的全部功率。下圖式一種矩形波導匹配負載，通過內置吸收片的來吸收微波能量。吸收片的存在對波導來說引入了一種不連續性，為了減少反射，吸收片的形狀也推薦為刀型或者尖劈型，其長度為二分之一工作波長的整數倍，這樣，吸收片在斜面上的沒一點引起的電磁波 反射都能夠被與其相距四分之一波長的反射波相互抵消，使得波導系統匹配良好。

不難看出，微波衰減器或者匹配負載，就是用了這個吸收片來吸收電磁波能量，實現衰減或者全部吸收的目的。吸收片上涂的通常是石墨或者鎳鉻合金。

總結

衰減器作為一種能量損耗性元件，雖然我們很多時候，都希望電磁波信號的損耗能夠足夠的小，但是有時候又不得不對其進行衰減，以滿足特定場和的需求。