理解衰减器：设计、类型与分贝计算
衰减器是降低信号幅度的无源元件。在射频系统、测试设备、音频链路中必不可少，用于保护敏感接收机或匹配功率电平。
什么是衰减器？
衰减器将高电平信号减弱，使下游器件接收受控低电平。可内置信号发生器或作为独立模块添加。常见配置含固定和可调单元。除衰减外，适当匹配的衰减器还提供信源与负载间隔离。
射频设备特征阻抗典型 50 Ω。恒阻抗衰减器同时匹配信源阻抗 ZI 和负载阻抗 ZO 以保信号完整性。
常见衰减器网络
三种拓扑最常用：
- T 型 – 两串联电阻一并联电阻。
- Π 型 – 两并联电阻一串联电阻。
- L 型 – 单串联电阻后接并联电阻（或反之）。
多节级联可获更高衰减。总损耗即各节 dB 值之和。
用分贝表示衰减
分贝 (dB) 表达输入输出功率比。单节衰减器：
dB = 10 log10(PI / PO)
因功率比可加，级联 10 dB 和 6 dB 衰减器得 16 dB 总损耗。
10 dB + 6 dB = 16 dB
信源负载阻抗相等时，dB 也可从电压比导出：
dB = 20 log10(VI / VO)
计算示例
- 10 W 入 → 1 W 出： dB = 10 log10(10/1) = 10 dB。
- 10 dB 衰减器电压比： K = 1010/20 ≈ 3.16。
- 100 mW 入 → 1 mW 出：dB = 10 log10(100/1) = 20 dB。
- 20 dB 衰减器电压比：K = 1020/20 = 10。
T 型衰减器
50 Ω 系统中，给定衰减下电阻值可由电压比 K 计算：
R1 = Z · (K²–1) / (K²+1) R2 = Z · (K²–1)
下表列出常用 dB 级（10 dB、20 dB 等）电阻值。乘 600/50 或 75/50 匹配 600 Ω 或 75 Ω 系统。
因 T 型对称，可双向使用同时保持 50 Ω 匹配。
Π 型衰减器
50 Ω 匹配电阻值导出：
R1 = R2 = Z · (K–1) / (K+1) R3 = Z · (K²–1) / (K+1)
下表提供标准衰减级现成值。
L 型衰减器
两形式：串联-并联和并联-串联。50 Ω 匹配电阻值见附表。
桥接 T 衰减器
桥接 T 网络用更少元件提供更高衰减，但因需精密匹配较少用。50 Ω 系统电阻值如下。
级联与可变衰减器
节级联可达更高总损耗。例如两 10 dB 节给 20 dB。电压衰减比相乘：3.16 × 3.16 ≈ 10。
开关衰减器提供离散衰减步进。典型 0–7 dB 单元用节二进制开关。
射频专用衰减器
1 GHz 以下各节应屏蔽防容性耦合。更高频用无引线电阻元件或同轴 T/Π 设计。
总结
- 衰减器降低信号幅度。
- 衰减用分贝表达；节级联 dB 值相加。
- 功率计算 dB：
dB = 10 log10(PI/PO)。 - 匹配阻抗下电压计算 dB：
dB = 20 log10(VI/VO)。 - T 和 Π 节为射频应用最常用配置。
更多详细计算参考 分贝测量工作表。
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