大功率集总参数衰减器是一种常见的射频和微波操控器材,其主要功用之一便是下降射频信号的起伏。在测验和丈量中经常会用到衰减器,要说这种器材的运用概率仅次于电缆和连接器也不为过。
一般,无论是生产厂家在出厂查验、用户收货时的检验、或许计量院对衰减器进行校按时,都是选用矢量网络剖析仪来进行丈量,其主要目标便是输入驻波比和衰减量。这已是实施多年的职业规矩。
你是否考虑过这样一个问题:已然衰减器是作业在大功率条件下,而矢量网络剖析仪的输出仅为0dBm,那么在这种条件下测得的目标是否实在反响了这个衰减器的功能呢?明显,这是多年来射频工程师都“看得见”的“盲区”。
并非咱们不乐意进一步研讨衰减器的大功率特性,以笔者与同行的沟通以及经历来剖析,大致有以下两条原因:
1,这么多年来都是这样用的,即便大功率和小功率测验有点差错,也很难察觉到,没有人对终究测验成果“较真”;
2,大功率的测验有点费事,意外也罢。
彻底是出于对射频测验和丈量的爱好,笔者对衰减器的大功率特性进行了一些评论性的测验,并发现了一些风趣的成果,在此提交给同行们评论。
为什么要研讨衰减器的大功率特性
当一个50W的大功率信号通过一个衰减量为20dB的衰减器后,信号被衰减了100倍,剩余0.5W的信号从出现在输出端,那49.5W的功率能量去哪了?当然你立刻会说,这些射频信号能量被衰减器吸收并转化为热能了,终究通过衰减器的散热片耗费在空气中了(图1)。
图1:衰减器的根本效果
彻底正确!衰减器在大功率条件下,其表面温度会跟着时刻的改变逐步升高(超越70℃),而内部的温度更高(超越200℃)。也便是说,在大功率条件下,器材的物理环境发生了改变,那么器材的功能必定也会随之改变!终究有多少改变?会不会影响到终究的测验成果呢?这便是本文要评论的论题。
在本文中,通过试验描绘了一个衰减器在大功率条件下功能的改变。
试验办法和成果
试验对象是一个50W,3GHz,30dB的固定衰减器,咱们选用了PM2010A47型大功率测验渠道进行测验(图2)。
在图2中,放大器发生2GHz、47dBm(50W)的接连波功率,输入取样电路别离丈量输入到被测衰减器的信号47dBm(a1)以及被衰减器反射回来的信号b1;通过被测衰减器的30dB衰减后,还有约+17dBm(b2)被输出取样电路检测到。
将b2减去a1,即可得出被测衰减器在大功率状态下的衰减量,而b1和a1的比值即为VSWR。
图2:衰减器的大功率特性测验
选用这种办法的最大优点便是彻底抵消了放大器输出的不稳定性。一起为了确保试验成果的精度,体系中均选用了耐高温的PTFE介质资料的电缆,并预先进行了归一化校准。
测验进行了1个小时,在整个过程中,每隔5分钟进行一次记载,终究的测验成果如图3所示。
图3:大功率状态下衰减量随时刻的改变
从图3能够发现,当50W的功率持续加载到衰减器的一个小时之内,衰减量改变了约0.08dB,而VSWR则从1.3上升到了1.4。用温度计丈量衰减器的温度上升状况,改变趋势的共同的。
试验成果剖析
上述试验成果显现衰减器在大功率的持续效果下,其衰减量和VSWR都会发生改变,明显这与衰减器内部温度的改变是密切相关的。
结束语
关于集总参数衰减器的大功率稳定性评价,并无合适的规范可依,常见的办法是选用直流替代法。可是笔者以为这种办法与被测衰减器的实践运用环境不符。本文中所描绘的试验是在实在的运用环境下进行的,更具有实践使用价值。
或许你会以为这个试验成果所出现的改变能够忽略不计;也或许在一些精细测验场合,测验工程师会重视这一现象并乐意对此进行愈加深化的研讨和评论,这也是笔者所期望的。在后续的试验中,咱们将持续对一些衰减器进行大功率测验,并对衰减器的功率系数进行评论。
需求留意的是,衰减器是一种高温作业的器材,在运用时要留意安全。