什么是衰減器？

大家好，這里是射頻學(xué)堂。

在微波的學(xué)習(xí)中，大家會(huì)看到很多關(guān)于“電阻”的東西，比如微波傳輸線的特性阻抗，負(fù)載阻抗，天線阻抗，也經(jīng)常會(huì)用到50歐姆，120歐姆。到底這個(gè)和我們電路里面用到的電阻有什么區(qū)別呢?

我們測試常用到的匹配負(fù)載，失配負(fù)載，衰減器，到底是個(gè)什么東西?為什么微波傳輸過去，功率就沒了?微波功率到底去哪了?大功率負(fù)載和大功率衰減器身上為什么長那么多片片?

你也許知道答案，但是我們今天試著從源頭去解答一下這些問題，一起看一下微波工程中的那些電阻性的元件。

微波負(fù)載和衰減器其實(shí)就相當(dāng)于電路中的電阻的作用，用來吸收微波功率。衰減器是用來控制微波傳輸線中傳輸功率的裝置，通過對(duì)電磁波的吸收，反射或者截止來降低微波能量，通常用在微波大功率的測試中，用來保護(hù)測試儀器。匹配負(fù)載實(shí)質(zhì)上也是一種衰減器，相當(dāng)于一個(gè)單端口衰減器，通過無反射的吸收傳輸?shù)浇K端的全部功率來保持傳輸線中的行波狀態(tài)。

下面的測試中就應(yīng)用到了衰減器。

No.1 吸收式衰減器

吸收式衰減器是在矩形波導(dǎo)中加入吸收片，通過吸收片吸收微波能量來實(shí)現(xiàn)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(zhì)片。吸收片做成刀型或者尖劈形，這樣可以使波導(dǎo)的等效阻抗逐漸變化，以減少對(duì)輸入信號(hào)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(gòu)造。圖a給出了吸收片插入深度可調(diào)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(dǎo)寬邊方向可移動(dòng)的可調(diào)衰減器。吸收片的設(shè)置與矩形波導(dǎo)中的主模H10電場線平行，吸收片上有電流流過，使電磁能轉(zhuǎn)換成熱能，構(gòu)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(jié)構(gòu)圖，極化衰減器有三段組成，兩端分別為平行于波導(dǎo)寬壁放置吸收片的固定的矩形——圓形過度波導(dǎo)段和圓形——矩形過度波導(dǎo)段，中間一段為內(nèi)部放置吸收片2 的傳輸H11模的圓波導(dǎo)，吸收片可以與中間的圓波導(dǎo)一起旋轉(zhuǎn)，吸收片的旋轉(zhuǎn)角度不同，衰減量也不同。當(dāng)三段吸收片足夠大時(shí)，衰減器的衰減量只與吸收片的旋轉(zhuǎn)角度相關(guān)，可作為標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)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(dǎo)的截止特性來做的。波導(dǎo)的截止特性如下圖所示，故波導(dǎo)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(gè)工作在截止?fàn)顟B(tài)的圓波導(dǎo)，可通過選擇圓波導(dǎo)的直徑來確定截止頻率。

No.4 匹配負(fù)載

匹配負(fù)載是一種接在傳輸線系統(tǒng)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(dǎo)匹配負(fù)載，通過內(nèi)置吸收片的來吸收微波能量。吸收片的存在對(duì)波導(dǎo)來說引入了一種不連續(xù)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(shù)倍，這樣，吸收片在斜面上的沒一點(diǎn)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(dǎo)系統(tǒng)匹配良好。

不難看出，微波衰減器或者匹配負(fù)載，就是用了這個(gè)吸收片來吸收電磁波能量，實(shí)現(xiàn)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。

審核編輯：湯梓紅