射频衰减器有很多用途：用于测试设备，控制电平；阻抗匹配，以及其他射频电路设计领域。

射频衰减器可以在许多射频电路设计和系统中用于各种不同的目的。这些射频衰减器可以是固定的、开关式的，甚至可以是连续可变的。

衰减器还可以使用各种不同的射频电路设计技术：有些使用固定电阻器来实现固定的衰减值，其他的则是开关式的，还有其他类型的则使用半导体技术来实现可变衰减。

无论使用哪种技术和射频设计技术，所有的衰减器都能起到降低信号水平的作用，在不同的情况下都能带来许多意想不到的优势。

啥是衰减器

正如其名称所示，射频衰减器降低信号的水平，即它们衰减信号。通常，衰减量以分贝为单位定义，而固定衰减器可以提供多种不同的衰减量。

这种衰减可能是为了保护电路级别不受到过高信号水平的影响。此外，衰减器也可以用于提供准确的阻抗匹配，因为大多数固定衰减器都提供了明确定义的阻抗，或者衰减器可以用于需要控制信号水平的各个领域。

在某些情况下，射频衰减器可能需要降低高功率水平，因此可能需要加入散热器以确保功率可以适当地散发。可以看到，一些高功率射频衰减器为此目的而加入了散热器。

衰减器的类型

根据它们的功能和使用的技术，衰减器可以按多种方式分类：

• 固定射频衰减器：正如其名称所示，固定衰减器具有特定的值，这个值无法更改。它们可以采用多种格式，从类似于连接器适配器的小型内联元件到带有连接器的小盒子，再到集成在设备内部的衰减器。

  固定衰减器甚至可以纳入射频电路设计本身中，可能在印刷电路板设计中设置。这些固定射频衰减器易于设计，在许多电路设计中都可以看到它们的身影。

• 开关射频衰减器：开关式射频衰减器通常用于测试系统中，其中可能需要更改水平。它们通常被视为带有多个开关的小盒子，典型的开关为1、2、4、8等分贝变化。这些水平通常对应于2的n次幂的值，这可以容纳只需打开和关闭衰减器的不同元素进行连续切换。

  开关式衰减器也可以在测试设备中找到，用于改变信号发生器输出等级。手动控制的射频衰减器将使用普通的手动控制开关，但需要电子控制的则可以使用簧片继电器，尽管PIN二极管通常也可以使用。

• 可调衰减器：可变射频衰减器通常用于需要不断改变信号水平的应用中。通常情况下，可变衰减器通过改变输入控制线上的模拟电压来提供连续的水平变化。这些可变衰减器通常使用一些形式的电压控制，作用于类似于PIN二极管的可变元件上，与其他电子元件一起提供连续可变的衰减水平。

  连续可变的射频衰减器通常用于精度不是主要要求的应用中，并且有模拟电压可用。它们可以用于射频电路设计元素，例如反馈环路来控制信号水平，或其他类似的应用。

开关衰减器主要分为两种类型：

• 分段式开关射频衰减器：这种衰减器的射频电路设计名称表明，它有几个部分，可以将不同的部分开关接通或断开，以获得所需的衰减水平。

 开关之间总会存在一些泄漏，对于高阻值衰减器而言，这可能会导致不准确性。经验法则  表明，如果开关的综合隔离度比所需衰减值大20 dB，则通过隔离的短路路径的泄漏不会使衰减值变化超过1 dB。

• 开关元件射频衰减器：这种开关式衰减器需要改变各个电阻器的电阻值，以提供不同的衰减水平。

  

  理论上讲，可以使用标准开关来制作这种类型的衰减器，但考虑到需要三个开关，通常会使用场效应晶体管，这种方法常用于MMIC或RFIC格式中使用的射频衰减器。

每种不同类型的射频衰减器都用于不同的电路应用，并且可以提供所需的性能。事实上，可以达到极高的性能水平。不同类型的射频衰减器可以使用不同类型的电子元件进行设计。通常情况下，射频衰减器的类型决定了所使用的元件类型。

• 电阻射频衰减器：电阻衰减器用于提供固定的衰减水平。使用固定电阻器可以提供准确的衰减水平，但所使用的电阻器类型不能具有电感，并且电路布局必须确保信号不会跨越每个元件泄漏。

  如果需要变化的衰减水平，可以通过切换不同的衰减器部分来实现所需的水平。而且当需要大量的衰减时，最好使用多个部分来实现。

• PIN二极管射频衰减器：在需要连续可变水平的衰减器设计中，使用PIN二极管衰减器。

  

  它们还广泛用于开关式衰减器中，其中PIN二极管使得不同元件可以被切换进出电路。

衰减器的原理图符号

在电路原理图中，通常需要显示衰减器的模块符号，而不必显示所有单个元件。

有一个被广泛采用的衰减器符号:

对于某些应用，可能需要一个可变衰减器符号：

衰减器应用

射频衰减器在射频电路的许多应用中都被广泛使用。它们是射频设计许多领域中使用的关键模块：

• 减小信号水平：衰减器背后的基本概念是减小信号水平。这可能需要在电路内控制水平，使其保持在所需范围内。一个特定的应用是测试高功率射频信号，例如在发射机中，信号水平需要降低才能应用于测试设备。

• 改善阻抗匹配：通过其本质，阻抗匹配的射频衰减器将改善阻抗匹配。当驱动对匹配敏感且性能会降低的RF混频器时，这非常有用，如果出现劣质匹配，则会降低它们的性能。

• 可变电平控制：射频衰减器可用于信号发生器等项目的输出水平控制。最好能够从基本发生器产生准确的固定水平，然后使用开关衰减器将信号降低到所需水平。

射频衰减器由于各种原因在射频电路设计中广泛使用。幸运的是，这些衰减器易于设计，并使用表面贴装技术，其中漂移电感水平非常低，它们的性能可以极好。

衰减器的规格

在选择用于射频设计、系统或其他用途的射频衰减器时，了解所有规格说明是很重要的。虽然基本的衰减规格很重要，但还需要考虑各种其他参数。

需要考虑的方面包括衰减精度、步进范围、衰减范围、温度稳定性等等。

固定衰减器设计

固定衰减比衰减器的射频电路设计相对简单，只需要简单的计算即可得出最终值。

射频衰减器有两种主要格式，即“Π”格式和“T”格式。Π格式具有从输入和输出连接到地的电阻器以及它们之间的串联电阻器。

“T”型衰减器有两个内联电阻器，一个在输入处，另一个在输出处，两个串联电阻器之间的交点处有一个单一电阻器接地。

其他资料

常用的 db 值 对应的电压衰减比如下:

Loss in decibel (-dB)Voltage Ratio Loss401002010103.1622786.0206231.412538

上表中 20dB 的衰减器对应的电压衰减比为10:1 。

当衰减 -3dB 时, 衰减器输入和输出电压比为 1.412538, 输出电压是输入电压的 1/1.412538 = 0.7 倍 。

PI(Π) 衰减器计算器:

https://leleivre.com/rf_pipad.html

https://www.digikey.com/en/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-attenuator

T 衰减器计算器:

https://leleivre.com/rf_tpad.html

https://www.digikey.com/en/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-attenuator

本文翻译自: https://www.electronics-notes.com/articles/radio/rf-attenuators/what-is-an-rf-attenuator-types.php