“有一說一”今天跟大家聊聊Matching PAD,這是一種特殊的阻抗匹配網絡,由電阻構成,損耗較大,因此也相當于一個衰減器。
相對于電感、電容構成的阻抗匹配網絡而言,Matching PAD具有更平坦的幅頻響應、更好的阻抗匹配效果,廣泛應用于廣播、電視信號測試系統。
采用電阻設計匹配網絡是很有講究的,電阻畢竟會損耗信號,匹配網絡中電阻太少起不到阻抗匹配的作用,電阻太多了損耗太大,會惡化系統性能。
幸運的是,存在一種最低損耗的匹配網絡,通過兩個電阻即可實現,通常稱之為Minimum Loss PAD (MLP)。
下面就介紹一下這種電阻匹配網絡的設計,以及如何選擇電阻的阻值。
圖1. 由電阻構建的Minimum Loss PAD
MLP阻抗變換網絡的拓撲結構比較簡單,就是由兩個電阻構建的“L型”網絡,如圖1所示,如果要在左、右兩個參考面處得到期望的阻抗,兩個電阻值應該如何選取呢?
電阻值的確定需要根據歐姆定律計算,就是串并聯阻抗的計算過程,具體推導過程不再詳述,這里只給出結論。
考慮Z 1 > Z2~~ 和R的情況,則為了實現兩個參考面處的阻抗匹配,需要的R12分別為
如何確定MLP的衰減度呢?
MLP衰減度的確定依然需要根據歐姆定律,結合圖2所示的等效電路圖,便可以確定輸入、輸出電壓之間的關系,繼而確定輸入、輸出功率之間的關系。
圖2中R2與Z2并聯,然后再與R1串聯,假設輸入電壓為V in ,經過推導可得負載Z2上的分壓為
式中x取值為
輸入功率為
輸出功率為
則衰減度為
將x代入上式并進一步化簡得
這意味著MLP阻抗變換網絡的衰減度為
圖2. 引入Minimum Loss PAD后的等效電路圖
對于50-to-75 Ω的阻抗變換設計,根據如上公式,可以確定電阻R1和R2分別為
R 1 =43.3 Ω
R 2 =86.6 Ω
則對應的理論損耗為 -5.72 dB。
值得一提的是,采用三個或更多個電阻同樣可以實現阻抗變換,只是這種更高階的電路意味著更大的損耗。而一個電阻無法實現阻抗變換,因此圖1所示的這種網絡是起到阻抗變換的最小衰減網絡,這也是稱之為Minimum Loss PAD的原因。
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