各式衰减网络拓扑 微波衰减器（微波在传输过程中的衰落）

微波衰减器与放大器的功能相反，是降低信号功率的器件，但能带来改善前后级匹配的好处。

衰减器分为两个大的类别：一种是无源（passive）的，有固定电阻网络式的，可以使用陶瓷电阻、厚膜电阻、薄膜电阻等；另一个类别是有源（active）的，通过加控制电压，改变衰减量，分为压控衰减器（Voltage Variable Attenuator）和数控衰减器（Digital Step Attenuator）两大类。

1、固定衰减器/电阻网络衰减器

电阻网络衰减器有5种电路结构：T型、π型、桥型、反射式、平衡式。其中T型、π型和桥型电阻网络需要两个不同的电阻值，而反射式和平衡式电阻网络衰减器仅需要一对匹配的电阻。

需要注意的是，电阻网络衰减不只是我们拿几个贴片电阻搭建的电阻网络，也可以采用各种陶瓷厚薄膜电阻材料组建（如下图），我们常见的各种功率衰减器就是通过各种衰减电阻网络搭建而成的。

1）T型衰减（Tee attenuator）网络

使用如下公式（Equation）计算电阻值：

Z0为系统阻抗，可以设置为50Ω，75Ω等；

A为衰减量，单位为dB。

2）π型衰减（Pi attenuator）网络

使用如下公式计算电阻值：

3）非平衡（Unbalance）衰减器及平衡式/非对称（输入、输出阻抗不同unequal impedances）

T型（下图右边为平衡式T型衰减器）

π型（下图右边为平衡式π型衰减器）

计算过程：

k因子（K为衰减量dB）：

T型

当Z1=Z2时，计算结果等于典型T衰减的公式，换成k因子表达式为：

π型

当Z1=Z2时，计算结果等于典型π衰减的公式，换成k因子表达式为：

举例，如果要实现75Ω到50Ω系统的6dB衰减，计算过程如下：

带入上述公式，得出如下值：

4）桥型衰减（Bridged tee attenuator）网络

桥型衰减网络有两个可变电阻，比平常的π型、T型少一个，因此，在使用一些FET、PIN进行设计衰减器设计时有优势，同时，在高衰减下匹配特性更好，电路拓扑如下：

中间串联电阻等于输入、输出阻抗值。

R1、R2的取值为：

5）反射式衰减（Reflection attenuator）网络

反射式衰减电路拓扑如下：

根据R1与特性阻抗Z0的大小有两个计算公式：

5）平衡式衰减（Balanced attenuator）网络

只有一个可变电阻值，应用方便，电路拓扑如下：

计算公式：

以上几种电阻网络衰减器大家可以根据公式做个表格，方便计算。这里简单列个不同衰减网络的值对比：

本公众号里还有个“小工具版块”，可以直接查找，适合不想花时间计算的朋友。

6）L型匹配（L-pads）

常用的无源固定衰减匹配网络就是指以上的几种，有的时候，会有简单的L型匹配，其实就是简单的电压分压电路，如下图：

这样的衰减电路也称之为“最小损耗匹配”，但并没有达到驻波匹配的效果，只在一个方向上提供阻抗匹配，存在功率失配的情况，适合于不太关心效率的场合，因此常用于音频电路，在用做微波射频衰减器时并不常用。如从75Ω源到50Ω负载，会产生5.7dB的衰减。

2、衰减器功率耗散（Power Dissipation）

以上各形式的衰减网络，用于实际的功率衰减电路中，很容易计算出衰减网络的功率耗散（输出-输入），但衰减网络上的每个电阻实际分配的功率是不一样的，在功率设计中需要注意。

对每个电阻耗散功率的计算，有具体的计算公式，也可以在仿真软件中建个简单的模型计算：

其它类型的衰减网络，感兴趣的朋友也可以自行计算一下。需要注意的是，如果你设计的是功率衰减器，除了设计每颗元件的功率容量，元件的材料选择、散热设计、工艺等环节将会更加重要，不能仅限于理论电路，要结合工程实际考虑。

3、可变（Variable）衰减器

1）数控衰减器/开关衰减网络（Switched-network attenuators）

基本电路单元如下图：

设计这种电路时，需要注意计算开关损耗、直通路径损耗和开关隔离的影响，开关隔离要比衰减值大20dB以上，避免隔离泄漏影响精度。

2）压控衰减器

使用各种衰减元件代替电阻器，如FET，PIN二极管等，可以设计压控衰减器，电路拓扑模型与前述一致。

需要注意的是，对于T型、π型、和桥T型来说，有两个电阻值R1和R2，需要两个控制电压或电流，且需要注意他们需要同步工作，不然衰减量、驻波等指标会异常。下图是使用PIN管HSMP-3814实现的π型衰减。

对于需要倍频程带宽的可变衰减器，反射式或平衡式衰减是更好的选择，因为只需要一个可变电阻，且大衰减量时仍能实现较好的驻波。通常，使用PIN管实现，增加串联偏置电阻可以降低对PIN双管匹配度要求，常用电路如下：

使用sky的APD-0805实现的具体电路：

4、衰减器应用形式

衰减器的电路拓扑虽然不多，但电路工程实际的衰减器各式各样，有采用陶瓷薄膜板的，有集成电路的，有微波模块的，还有大功率同轴等等结构。分享几种衰减器给大家：

1）陶瓷基底衰减片

2）各类同轴衰减器

3）各种可变衰减器

另外，还有些特殊的衰减器：使用对温度变化不同影响的衰减电阻材料设计衰减网络，使得衰减器的衰减量对温度呈现正向或负向的衰减变化，可以制成温补衰减器（Temperature compensating fixed attenuators）；或者采用电位器结构制成机械可调衰减器（Mechanically adjustable attenuator）。这些衰减器都是用各种不同拓扑的衰减网络加上不同的外形、封装、器件、工艺实现的，大家可以根据实际使用不同应用电路。