大功率信號(hào)處理和測(cè)試中衰減系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

大功率信號(hào)處理和測(cè)試要求使用設(shè)計(jì)用于處理沒有損壞和性能退化的大信號(hào)的高頻衰減器。尤其是在與超過1kW的信號(hào)同時(shí)工作的時(shí)候，由于一般用于商務(wù)廣播和軍事雷達(dá)系統(tǒng)，可靠的衰減器對(duì)任何測(cè)試系統(tǒng)都很關(guān)鍵。市面上的大多數(shù)衰減器依靠在平滑陶瓷襯底上印刷或放置厚膜和薄膜阻抗屏蔽，通常為氧化鈹(BeO)，它要求特殊的處理、加工和布局過程。這種方法非常適合更低功率的衰減器，但適合功率等級(jí)超過1 kW的就比較困難并且昂貴。慶幸的是，另一種可選擇的劃算的衰減器利用標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)成的產(chǎn)品提供了高平均功率和高峰值功率能力。下面將解釋如何配置用于廣播、電磁兼容性(EMC)、半導(dǎo)體、軍事、醫(yī)療、科學(xué)和其他可提供標(biāo)準(zhǔn)元件的高功率應(yīng)用的1到12.5 kW高功率衰減系統(tǒng)。

第一部在開發(fā)有效的高功率衰減系統(tǒng)時(shí)要為應(yīng)用中所期望的最小額定功率和平均功率等級(jí)選擇適當(dāng)?shù)腞F負(fù)載。例如，如果一個(gè)應(yīng)用要求衰減器具有10kW平均功率處理能力的話，那么一個(gè)10kW負(fù)載必須被確定下來。對(duì)于這種功率等級(jí)最劃算并且簡(jiǎn)潔的類型之一是油(硅或礦物)電介質(zhì)負(fù)載(圖1)。不用油電介質(zhì)，壓縮空氣冷卻擔(dān)擱或多個(gè)電阻能導(dǎo)致負(fù)載設(shè)計(jì)與一個(gè)機(jī)柜架同樣大小。

第二步在裝配高功率衰減系統(tǒng)中包括采用同軸連接器，通過作為1-5/8-in EIA邊緣確定負(fù)載連接器，生產(chǎn)用于處理高的功率等級(jí)。這種連接把負(fù)載和系統(tǒng)中的剛性線部分連接到一起，而且在測(cè)量過程期間通常不連接。剛性線與1-5/8-in連接器同時(shí)提供，通常具有30kW的額定功率處理能力。因此，與剛性線部分的連接必須和EIA邊緣匹配。在剛性線與負(fù)載連接器之間的耦合組件包括所有必須的用來匹配兩個(gè)連接器的螺栓和硬件。

第三步在裝配高功率衰減系統(tǒng)時(shí)要為高功率負(fù)載的附屬裝置確定1-5/8-in邊緣剛性線部分(圖2)。一旦負(fù)載的連接器被確定，那么必須裝配耦合器/傳感器模塊。它是由設(shè)計(jì)用來匹配負(fù)載的同軸剛性線部分組成的。線的部分有各種各樣的結(jié)構(gòu)，比如單孔、雙孔或三孔。簡(jiǎn)單地說，具有1-5/8-in EIA邊緣連接器的單孔剛性線部分用于多種應(yīng)用中。

第四步在裝配高功率衰減系統(tǒng)時(shí)包括選擇一個(gè)RF取樣el無向性設(shè)備，它具有平行剛性線中心導(dǎo)線的寬頻耦合環(huán)或盤。為了成為寬頻并且對(duì)插入損耗和VSWR的影響可以忽略，它的機(jī)械維度被保持在非常緊的容限。一旦插入線的部分，那么這個(gè)裝配的一部分就成為2到1000MHz的無向性耦合器，能夠工作到負(fù)載的功率額定值。被稱為X-Tractors的取樣元件具有可變的定位螺絲，這就可以對(duì)預(yù)置的49 dB耦合值進(jìn)行±8 dB的微調(diào)(圖3)。小信號(hào)輸出是通過一個(gè)在元件上方的BNC內(nèi)孔連接器。在理論上，通過在元件上附加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)BNC固定衰減器用來進(jìn)一步降低信號(hào)等級(jí)是可行的。衰減器額定應(yīng)為2W CW。

可選的第五步在開發(fā)高功率衰減系統(tǒng)時(shí)要為剛性線部分選擇一個(gè)輸入連接器。對(duì)于真正的高功率處理能力來說，剛性線部分能夠接受另一個(gè)1-5/ 8-in耦合器和線的部分。然而為方便起見，更愿意選擇標(biāo)準(zhǔn)同軸類型連接器的剛性線部分輸入，例如型號(hào)N、HN、LC、或7/16-in EIA的內(nèi)孔連接器。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)的1-5/8-in同軸適配器的成套工具能接受各種各樣不同的同軸連接器支持許多不同的應(yīng)用類型。值得注意的是，衰減器裝配的部分將需要一個(gè)附加的耦合器(圖4)。最終的系統(tǒng)裝配了商用的現(xiàn)成元件和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的同軸接器，覆蓋的品路范圍從2到1000 MHz，并具有高于50 MHz出色的振幅平滑性(圖5)。在那個(gè)頻率以下，固定頻率的衰減器和更多的窄帶解決方案能夠被應(yīng)用于要求高準(zhǔn)確性的應(yīng)用中。

為高功率測(cè)試和其他高功率應(yīng)用確定一個(gè)劃算的衰減系統(tǒng)并不需要傳統(tǒng)的產(chǎn)品、漫長的研制周期、若干廠商和高非循環(huán)工程費(fèi)用。時(shí)間、費(fèi)用和空間可以通過使用標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)成的共同匹配的產(chǎn)品得以節(jié)省。桌面提供了標(biāo)準(zhǔn)模型一般是如何被用于1-5/8-in衰減系統(tǒng)，它適合超過1 GHz非常高的功率等級(jí)。