聊聊不一样的衰减器Matching PAD

“有一说一”今天跟大家聊聊Matching PAD，这是一种特殊的阻抗匹配网络，由电阻构成，损耗较大，因此也相当于一个衰减器。

相对于电感、电容构成的阻抗匹配网络而言，Matching PAD具有更平坦的幅频响应、更好的阻抗匹配效果，广泛应用于广播、电视信号测试系统。

采用电阻设计匹配网络是很有讲究的，电阻毕竟会损耗信号，匹配网络中电阻太少起不到阻抗匹配的作用，电阻太多了损耗太大，会恶化系统性能。

幸运的是，存在一种最低损耗的匹配网络，通过两个电阻即可实现，通常称之为Minimum Loss PAD (MLP)。

下面就介绍一下这种电阻匹配网络的设计，以及如何选择电阻的阻值。

图1. 由电阻构建的Minimum Loss PAD

MLP阻抗变换网络的拓扑结构比较简单，就是由两个电阻构建的“L型”网络，如图1所示，如果要在左、右两个参考面处得到期望的阻抗，两个电阻值应该如何选取呢？

电阻值的确定需要根据欧姆定律计算，就是串并联阻抗的计算过程，具体推导过程不再详述，这里只给出结论。

考虑Z 1 > Z2~~ 的情况，则为了实现两个参考面处的阻抗匹配，需要的R1和R2分别为

如何确定MLP的衰减度呢？

MLP衰减度的确定依然需要根据欧姆定律，结合图2所示的等效电路图，便可以确定输入、输出电压之间的关系，继而确定输入、输出功率之间的关系。

图2中R2与Z2并联，然后再与R1串联，假设输入电压为V in ，经过推导可得负载Z2上的分压为

式中x取值为

输入功率为

输出功率为

则衰减度为

将x代入上式并进一步化简得

这意味着MLP阻抗变换网络的衰减度为

图2. 引入Minimum Loss PAD后的等效电路图

对于50-to-75 Ω的阻抗变换设计，根据如上公式，可以确定电阻R1和R2分别为

R 1 =43.3 Ω

R 2 =86.6 Ω

则对应的理论损耗为 -5.72 dB。

值得一提的是，采用三个或更多个电阻同样可以实现阻抗变换，只是这种更高阶的电路意味着更大的损耗。而一个电阻无法实现阻抗变换，因此图1所示的这种网络是起到阻抗变换的最小衰减网络，这也是称之为Minimum Loss PAD的原因。