衰减及阻抗匹配网络的设计.doc

实验二 衰减及阻抗匹配网络的设计

一、实验目的
⒈ 了解衰减器和网络匹配的特点。
⒉ 学习常用衰减器和匹配网络的设计方法。
⒊ 学习精确阻值电阻的制作。

二、原理与说明
⒈ 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、П型和桥T型等几种。
⒉ 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

图2-2

⒊ 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П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。

(a) (b)
图2-3
若衰减器的电压衰减倍数和特性阻抗给定，则元件参数可由（2-1）式或（2-2）式决定。
对П型衰减器有

（2-1）
对T型衰减器有

（2-2）

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。

图2-5

⒋ 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、之间的关系，由（2-3）式和（2-4）式决定。

图2-6

(2-3)
(2-4)
由于,故如果,应将一端与相接,一端与相接。因此，由和,解得
（2-5）
（2-6）
三、预习要求
⒈ 用倒L型网络设计一匹配器。如图2-6所示，其中, ,计算各元件值。
⒉ 设计一衰减器，它由两级П型对称网络级联而成，特性阻抗，如图2-7所示。一级衰减量为5dB,另一级衰减量为10dB,确定各元件值。
⒊ 自拟表格，将测量数据记录在表中。

图2-7

四、设计任务
⒈ 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。
⒉ 将按图2-6制作的匹配网络插入、的信号源和的负载之间，测量其衰减量以及信号源发出和负载吸收的功率。
⒊ 将按图2-7制作的衰减器插入、的信号源和负载电阻之间，分别测试和时各级衰减量、输入阻抗。
五、设计报告要求
⒈ 整理设计过程和测试结果。
⒉ 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。
⒊ 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。
⒋ 得出结论，并写出设计与测试报告。

六、实验设备
⒈ YB1693型函数发生器 一台；
⒉ AS2294D型双通道交流毫伏表 一台；
⒊ DT9205型数字万用表 一块；
⒋ D26型功率表 一块；
⒌ 碳膜电阻 一组；
⒍ 导线若干。

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