数控衰减器AT-280及其在接收机性能测试中的应用

摘要：数控衰减器作为一种新型的衰减器在电子领域有着广泛的应用，文章介绍了数控衰减器AT-280的结构、特性参数以及控制使用方法，同时重点介绍了AT-280在雷达接收机噪声系数测试和灵敏度测试中的应用。 关键词：数控衰减器；接收机；噪声系数测试；灵敏度测试 １　引言 很多电子设备（如雷达、通讯、无线电局域网、ＧＰＳ等）都需要对高频、中频信号进行定量衰减，这种衰减实质上是对高、中频信号进行精确量化的过程，其精度的高低将直接影响到这些设备性能指标或其性能指标的测试，进而影响到它们的使用性能。因此，寻求一种体积小、精度高、频带宽、开关速度快、使用方便的衰减器十分必要。 新型数控衰减器ＡＴ－２８０正好能满足以上要求，并在很多领域具有广泛的应用前景，本文重点介绍了ＡＴ－２８０在雷达接收机噪声系数Ｔ 灵敏度测试中的应用方法。 ２ 数控衰减器ＡＴ－２８０ ２．１ ＡＴ－２８０简介 ＡＴ－２８０是一种采用ＳＯＩＣ－１６脚表面安装塑封型５位、０．５ｄＢ步距的砷化镓ＭＭＩＣ数字衰减器，非常适用于高精度衰减、快速开关、极低功耗和低互调要求的场合。由于采用了成熟的１μｍ工艺和单片砷化镓ＭＭＩＣ技术，因而其具有全面钝化和可靠性高等优点。ＡＴ－２８０的典型电气参数如表１所列。 表1 AT-280的电气参数℃ 参 数测试条件单 位 min Typ max 参考插损 DC-0.1GHZ dB 　 1.1 1.3 DC-0.5GHZ dB 　 1.3 1.5 DC-1.0GHZ dB 　 1.5 1.8 DC-2.0GHZ dB 　 1.8 2.0 衰减精度 DC-1.0GHZ 　　 0.20dB%26;#177;3% 　 DC-2.0GHZ 　　 0.30dB%26;#177;3% 　 驻波比任何状态　 1.5：1 1.8：1 　 Trise Tfall Ton Toff RF10%-90% RF90-10% ns 　 12 　 控制50%到RF90% 控制50%到RF10% 　 18 　测试条件:TA=+25 ２．２ 功能图与真值表 图１是ＡＴ－２８０采用ＳＯＩＣ １６脚塑封表贴封装形式的引脚排列。其中： ＶＣ１，ＶＣ１０，ＶＣ２,ＶＣ２０,ＶＣ３,ＶＣ３０,ＶＣ４０,ＶＣ５０分别为数据控制端 ＲＦ１和ＲＦ２分别为信号输入输出端。表２所列是ＡＴ－２８０的真值表。 表2 AT-280真值表 控 制 输 入 VC5 0 VC4 0 VC3 0 VC3 VC2 0 VC2 0 VC1 0 VC 1 衰减（dB） 1 1 1 0 1 0 1 0 参考 0 1 1 0 1 0 1 0 0.5dB 1 0 1 0 1 0 1 0 1.0dB 1 1 0 1 1 0 1 0 2.0dB 1 1 1 0 1 1 1 0 4.0dB 1 1 1 0 0 0 0 1 8.0dB 0 0 0 1 1 1 0 1 15.5dB ３　在雷达噪声系数测试中的应用 ３．１ 噪声系数测试基本原理 噪声系数定义为：当规定输入端处于Ｔ０＝２９０Ｋ标准噪声温度时，网络输入端额定信号噪声功率比（Ｓｉ／Ｎｉ）与输出端额定信号噪声功率比（Ｓｏｕｔ／Ｎｏｕｔ）的比值表达式为： Ｆ＝（Ｓｉ ／ Ｎｉ）／（Ｓｏｕｔ／Ｎｏｕｔ） 图２为噪声系数测量原理图。设噪声源在热态（Ｔ２）和冷态（Ｔ１）下测出的功率指示值Ｎｏｕｔ２和Ｎｏｕｔ１之比为Ｙ，则经过计算得出的待测网络噪声系数为： Ｆ（ｄＢ）＝ＥＮＲ（ｄＢ）－１０ｌｇ（Ｙ－１） 式中，ＥＮＲ为噪声源输出噪声的超噪比。 ３．２ 噪声系数测量方法 根据Ｙ值求出待测网络的噪声系数的方法，称为Ｙ系数法。噪声系数测量的基本方法是Ｙ系数法。但在具体测试中，也常用３ｄＢ法（Ｙ＝２，或称功率倍增法）。其测量电路如图３所示。该方法在冷态Ｔ１时不接入３ｄＢ衰减器，这样可使指示器有一合适的指示值Ｎｏｕｔ，然后记下数控衰减器的衰减Ａ１，而在热态Ｔ２时，接入３ｄＢ衰减器并调节数控衰减器，以使其恢复原指示值，则有Ｙ＝２，同时记下数控衰减器衰减值Ａ２，则待测网络噪声系数Ｆ为： Ｆ＝ＥＮＲ－（Ａ２－Ａ１） 上式中，各参数的单位均为ｄＢ。 ４ 在雷达接收机灵敏度测试中的应用 ４．１ 接收机灵敏度测试原理 灵敏度指的是接收机接收微弱信号的能力。接收机灵敏度通常以接收最小可分辨输入信号功率Ｐｍｉｎ来表示。为了使用方便，还可以用最小可接收信号功率相对于某一定标功率电平Ｐ０之比的分贝数Ａ来表示，即： Ａ＝１０ｌｇ（Ｐｍｉｎ／Ｐ０） 雷达接收机输入端的最小可分辨功率通常是很小的，一般在ｐＷ的数量级，这样微弱的微波信号，用功率计测量是十分困难的。因此，在工程上，接收机灵敏度的测量不是直接测量接收机输入端的最小可分辨功率，而是将一已知的标准功率源经过数控衰减器加到接收机输入端，然后在保证输出端信噪比为某定值（如１：１）的情况下，将此标准功率（如１ｍＷ）被衰减的分贝数Ａ作为此接收机的灵敏度（ｄＢ／ｍＷ）值。 ４．２ 接收机灵敏度测试方法 接收机灵敏度测试方框图如图４所示。微波信号源输出经数控衰减器、同轴测试电缆接到接收机输入端，然后将接收机检波电流输出接到μＡ表的输入端。测试步骤如下： （１）设定起始噪声电流，此时微波信号源不输出，接收机接电，增益置于某规定值，μＡ表测出起始噪声电流ＩＮ０。 （２）设定微波信号源频率、功率：调整信号源频率，使之与接收机调谐频率一致，μＡ表指示最大，并设定信号源输出功率为１ｍＷ。 （３）确定输出端信噪比：用数控衰减器对微波信号源的输出功率进行衰减，使μＡ表指示为２ＩＮ０，即信噪比为１：１，并记下数控衰减器的衰减值ｄＡ。 （４）用下式求和计算出灵敏度： Ａ＝ｄＡ＋ｄＩ＋ｄＴ 式中，ｄＡ为数控衰减器衰减值，ｄＩ为测试电缆衰减值，ｄＴ馈线损耗。 ５　结束语 本文介绍了笔者在自己工作中应用ＡＴ－２８０的部分情况。实践证明，将ＡＴ－２８０应用在噪声系数和灵敏度测试中具有操作简单，测试精度高等优点。