大功率信号处理和测试中衰减系统的设计

大功率信号处理和测试要求使用设计用于处理没有损坏和性能退化的大信号的高频衰减器。尤其是在与超过1kW的信号同时工作的时候，由于一般用于商务广播和军事雷达系统，可靠的衰减器对任何测试系统都很关键。市面上的大多数衰减器依靠在平滑陶瓷衬底上印刷或放置厚膜和薄膜阻抗屏蔽，通常为氧化铍(BeO)，它要求特殊的处理、加工和布局过程。这种方法非常适合更低功率的衰减器，但适合功率等级超过1 kW的就比较困难并且昂贵。庆幸的是，另一种可选择的划算的衰减器利用标准、现成的产品提供了高平均功率和高峰值功率能力。下面将解释如何配置用于广播、电磁兼容性(EMC)、半导体、军事、医疗、科学和其他可提供标准元件的高功率应用的1到12.5 kW高功率衰减系统。

第一部在开发有效的高功率衰减系统时要为应用中所期望的最小额定功率和平均功率等级选择适当的RF负载。例如，如果一个应用要求衰减器具有10kW平均功率处理能力的话，那么一个10kW负载必须被确定下来。对于这种功率等级最划算并且简洁的类型之一是油(硅或矿物)电介质负载(图1)。不用油电介质，压缩空气冷却担搁或多个电阻能导致负载设计与一个机柜架同样大小。

第二步在装配高功率衰减系统中包括采用同轴连接器，通过作为1-5/8-in EIA边缘确定负载连接器，生产用于处理高的功率等级。这种连接把负载和系统中的刚性线部分连接到一起，而且在测量过程期间通常不连接。刚性线与1-5/8-in连接器同时提供，通常具有30kW的额定功率处理能力。因此，与刚性线部分的连接必须和EIA边缘匹配。在刚性线与负载连接器之间的耦合组件包括所有必须的用来匹配两个连接器的螺栓和硬件。

第三步在装配高功率衰减系统时要为高功率负载的附属装置确定1-5/8-in边缘刚性线部分(图2)。一旦负载的连接器被确定，那么必须装配耦合器/传感器模块。它是由设计用来匹配负载的同轴刚性线部分组成的。线的部分有各种各样的结构，比如单孔、双孔或三孔。简单地说，具有1-5/8-in EIA边缘连接器的单孔刚性线部分用于多种应用中。

第四步在装配高功率衰减系统时包括选择一个RF取样el无向性设备，它具有平行刚性线中心导线的宽频耦合环或盘。为了成为宽频并且对插入损耗和VSWR的影响可以忽略，它的机械维度被保持在非常紧的容限。一旦插入线的部分，那么这个装配的一部分就成为2到1000MHz的无向性耦合器，能够工作到负载的功率额定值。被称为X-Tractors的取样元件具有可变的定位螺丝，这就可以对预置的49 dB耦合值进行±8 dB的微调(图3)。小信号输出是通过一个在元件上方的BNC内孔连接器。在理论上，通过在元件上附加一个标准BNC固定衰减器用来进一步降低信号等级是可行的。衰减器额定应为2W CW。

可选的第五步在开发高功率衰减系统时要为刚性线部分选择一个输入连接器。对于真正的高功率处理能力来说，刚性线部分能够接受另一个1-5/ 8-in耦合器和线的部分。然而为方便起见，更愿意选择标准同轴类型连接器的刚性线部分输入，例如型号N、HN、LC、或7/16-in EIA的内孔连接器。为了实现这一点，标准的1-5/8-in同轴适配器的成套工具能接受各种各样不同的同轴连接器支持许多不同的应用类型。值得注意的是，衰减器装配的部分将需要一个附加的耦合器(图4)。最终的系统装配了商用的现成元件和工业标准的同轴接器，覆盖的品路范围从2到1000 MHz，并具有高于50 MHz出色的振幅平滑性(图5)。在那个频率以下，固定频率的衰减器和更多的窄带解决方案能够被应用于要求高准确性的应用中。

为高功率测试和其他高功率应用确定一个划算的衰减系统并不需要传统的产品、漫长的研制周期、若干厂商和高非循环工程费用。时间、费用和空间可以通过使用标准现成的共同匹配的产品得以节省。桌面提供了标准模型一般是如何被用于1-5/8-in衰减系统，它适合超过1 GHz非常高的功率等级。