Når du utvikler elektroniske kretser, er det vanligvis nødvendig å løse problemet med å forsterke signaler - øke deres amplitude eller kraft. Men det er situasjoner når signalnivået er nødvendig, tvert imot, for å svekke seg. Og denne oppgaven er ikke så enkel som den ser ut ved første øyekast.
Innhold
Hva er en attenuator og hvordan fungerer den
En attenuator er en enhet for bevisst og normalt å redusere amplituden eller kraften til et inngangssignal uten å forvrenge formen.
Prinsippet for drift av dempere som brukes i radiofrekvensområdet - spenningsdeler med motstander eller kondensatorer. Inngangssignalet fordeles mellom motstandene i forhold til motstandene. Den enkleste løsningen er en deler av to motstander. En slik attenuator kalles L-formet (i utenlandsk teknisk litteratur - L-formet). Hver side av denne ubalanserte enheten kan tjene som input og output.En egenskap ved G-demperen er et lavt tapsnivå når man matcher inngang og utgang.
Typer dempere
I praksis brukes ikke G-demperen så ofte – hovedsakelig for å matche inngangs- og utgangsmotstandene. P-type enheter (i utenlandsk litteratur Pi - fra den latinske bokstaven π) og T-type enheter brukes mye mer utbredt for normalisert demping av signaler. Dette prinsippet lar deg lage enheter med samme inngangs- og utgangsimpedans (men om nødvendig kan du bruke forskjellige).
Figuren viser ubalanserte enheter. Kilden og lasten må kobles til dem med ubalanserte linjer - koaksialkabler, etc. fra hvilken som helst retning.
For balanserte linjer (twisted pair, etc.), brukes balanserte kretser - de kalles noen ganger H- og O-type attenuatorer, selv om disse bare er variasjoner av de tidligere enhetene.
Ved å legge til en (to) motstander, blir dempningstypene T-(H-) omdannet til bro.
Dempere produseres av industrien i form av komplette enheter med kontakter for tilkobling, men de kan også lages på et kretskort som en del av en generell krets. Resistive og kapasitive attenuatorer har et alvorlig pluss - de inneholder ikke ikke-lineære elementer, som ikke forvrenger signalet og ikke fører til utseendet av nye harmoniske i spekteret og forsvinningen av eksisterende.
I tillegg til resistive finnes det andre typer dempere. Mye brukt i industriell teknologi:
- grense- og polarisasjonsdempere - basert på designegenskapene til bølgeledere;
- absorberende attenuatorer - signaldempning forårsaker kraftabsorpsjon av spesielt utvalgte materialer;
- optiske attenuatorer;
Denne typen enheter brukes i mikrobølgeteknologi og i lysfrekvensområdet. Ved lave frekvenser og radiofrekvenser brukes dempere basert på motstander og kondensatorer.
Hovedtrekk
Hovedparameteren som bestemmer egenskapene til attenuatorer er dempningskoeffisienten. Det måles i desibel. For å forstå hvor mange ganger signalamplituden avtar etter å ha passert gjennom dempningskretsen, er det nødvendig å beregne koeffisienten på nytt fra desibel til ganger. Ved utgangen til en enhet som reduserer signalamplituden med N desibel, vil spenningen være M ganger mindre:
M=10(N/20) (for kraft — M=10(N/10)) .
Omvendt beregning:
N=20⋅log10(M) (for effekt N=10⋅log10(M)).
Så, for en attenuator med Kosl \u003d -3 dB (koeffisienten er alltid negativ, siden verdien alltid synker), vil utgangssignalet ha en amplitude på 0,708 fra originalen. Og hvis utgangsamplituden er to ganger mindre enn den opprinnelige, er Kosl omtrent lik -6 dB.
Formlene er ganske komplekse for hodeberegninger, så det er bedre å bruke nettkalkulatorer, som det er veldig mange av på Internett.
For justerbare enheter (trinnsvis eller jevn), er justeringsgrenser indikert.
En annen viktig parameter er bølgeimpedansen (impedansen) ved inngangen og utgangen (de kan være de samme). Denne motstanden er assosiert med en slik karakteristikk som stående bølgeforhold (SWR) - det er ofte indikert på industrielle produkter. For en ren resistiv belastning beregnes denne koeffisienten av formelen:
- SWR=ρ/R hvis ρ>R, hvor R er belastningsmotstanden og ρ er bølgeimpedansen til linjen.
- SWR= R/ρ hvis ρ<R.
SWR er alltid større enn eller lik 1. Hvis R=ρ, overføres all kraft til lasten. Jo mer disse verdiene er forskjellige, jo større tap er det.Så, med SWR = 1,2, vil 99% av kraften nå belastningen, og med SWR = 3 - allerede 75%. Ved tilkobling av en 75 ohm attenuator til en 50 ohm kabel (eller omvendt), SWR = 1,5 og tapet vil være 4%.
Andre viktige funksjoner å nevne:
- driftsfrekvensområde;
- maksimal effekt.
Også viktig er en slik parameter som nøyaktighet - det betyr det tillatte avviket fra dempningen fra det nominelle. For industrielle attenuatorer brukes egenskapene til saken.
I noen tilfeller er kraften til enheten viktig. Energien som ikke har nådd forbrukeren spres av demperelementene, så det er viktig å forhindre overbelastning.
Det er formler for å beregne hovedegenskapene til resistive attenuatorer av forskjellige design, men de er tungvinte og inneholder logaritmer. Derfor, for å bruke dem, trenger du minst en kalkulator. Derfor, for selvberegning er det mer praktisk å bruke spesielle programmer (inkludert online).
Justerbare dempere
Dempningskoeffisienten og SWR påvirkes av verdien av alle elementene som utgjør demperen, så lag enheter basert på motstander med jevn regulering av parametere er vanskelig. Ved å endre dempningen er det nødvendig å justere SWR og omvendt. Slike problemer kan løses ved å bruke forsterkere med en forsterkning mindre enn 1.
Slike enheter er bygget på transistorer eller OU, men det er et problem med linearitet. Det er ikke lett å lage en forsterker som ikke forvrenger bølgeformen over et bredt frekvensområde. Trinnvis regulering er mye mer utbredt - attenuatorene er koblet i serie, deres svekkelse legges sammen. De kretsene som trengs blir shuntet (relékontakter etc).Så den ønskede dempningskoeffisienten oppnås uten å endre bølgemotstanden.
Det finnes design av enheter for å dempe signalet med jevn justering, bygget på bredbåndstransformatorer (SHPT). De brukes i amatørkommunikasjonsteknologi i tilfeller der kravene for å matche input og output er lave.
Jevn innstilling av dempere bygget på bølgeledere oppnås ved å endre de geometriske dimensjonene. Optiske attenuatorer produseres også med jevn dempningskontroll, men slike enheter har en ganske komplisert design, siden de inneholder et system med linser, optiske filtre, etc.
Bruksområde
Hvis demperen har forskjellige inngangs- og utgangsmotstander, kan den i tillegg til dempningsfunksjonen fungere som en matchende enhet. Så hvis du trenger å koble til kabler på 75 og 50 ohm, kan du sette en passende beregnet en mellom dem, og sammen med den normaliserte dempningen kan du også korrigere graden av matching.
I mottaksutstyr brukes attenuatorer for å unngå overbelastning av inngangskretsene med kraftig falsk stråling. I noen tilfeller kan demping av det forstyrrende signalet, selv samtidig med et svakt ønsket signal, forbedre mottakskvaliteten ved å redusere nivået av intermodulasjonsforstyrrelser.
I måleteknologi kan attenuatorer brukes som frakobling - de reduserer effekten av belastningen på kilden til referansesignalet. Optiske attenuatorer er mye brukt i testing av transceiverutstyr for fiberoptiske kommunikasjonslinjer.Med deres hjelp blir demping i en reell linje modellert og betingelsene og grensene for stabil kommunikasjon bestemmes.
I lydteknologi brukes dempere som strømkontrollenheter. I motsetning til potensiometre gjør de dette med mindre strømtap. Her er det lettere å sikre jevn justering, siden bølgemotstanden ikke er viktig - kun demping betyr noe. I TV-kabelnettverk eliminerer dempere overbelastning av TV-innganger og lar deg opprettholde overføringskvalitet uavhengig av mottaksforhold.
Siden demperen ikke er den mest komplekse enheten, finner den den bredeste applikasjonen i radiofrekvenskretser og lar deg løse ulike problemer. Ved mikrobølge- og optiske frekvenser er disse enhetene bygget annerledes, og de er komplekse industrielle enheter.
Lignende artikler:
