پرسش های متداول: میراکننده ها چیست؟

میراکننده‌ها اجزای الکتریکی هستند که برای کاهش دامنه سیگنالی که از طریق آن‌ها عبور می‌کند طراحی شده‌اند، بدون آنکه به طور قابل توجهی از سالم بودن سیگنال بکاهند. این اجزا در کاربردهای RF و نوری استفاده می‌شوند. میراکننده‌های RF عموماً در مدارهای الکترونیکی به کار می‌روند، در حالی که میراکننده‌های نوری در فیبرهای نوری استفاده می‌شوند. اساساً شش نوع مختلف از طراحی‌های RF وجود دارد: ثابت، گام‌دار، متغیر پیوسته، قابل برنامه‌ریزی، بایاس dc و بلوکه کننده dc.

مشخصات کلیدی یک میراکننده که باید در نظر گرفت شامل میزان میرایی اندازه‌گیری شده به دسی‌بل (dB)، محدوده فرکانس (MHz)، توان تحملی (وات)، و امپدانس (اهم) می‌باشد.

کاهش‌دهنده‌های ثابت

میزان‌کننده‌ها معمولاً از یک شبکه مقاومتی تشکیل شده‌اند که اجازه می‌دهد گرما با نرخ مشخصی دفع شود. چند نوع طراحی پایه وجود دارد: پیکربندی «T»، پیکربندی «L» و پیکربندی «پی» (pi). این طرح‌های رایج از قبل دارای معادلات و مقادیر مقاومت مشخصی هستند که می‌توانند امپدانس مشخصه (Z0) را در محدوده‌ای از فرکانس‌ها فراهم کنند و همچنین به عنوان میزان‌کننده‌های نامتقارن با مدارهای غیرمتقارن شناخته می‌شوند. نسخه متقارن یا متقارن‌الساختار میزان‌کننده Tee، به عنوان پیکربندی «H» شناخته می‌شود و نسخه متقارن میزان‌کننده Pi، به عنوان پیکربندی «O» شناخته می‌شود.

سه پیکربندی پایه برای میزان‌کننده‌های نامتقارن وجود دارد: L، Tee و Pi. پیکربندی متقارن Tee و Pi به ترتیب H و O است. پیکربندی‌های متقارن از شبکه‌های مقاومتی متقارن تشکیل شده‌اند، در حالی که پیکربندی‌های نامتقارن از نوع غیرمتقارن هستند.

مقدار تضعیف در میراکننده‌های ثابت به‌صورت تنظیم‌شده و ثابت توسط این شبکه‌های مقاومتی تعیین می‌شود. این میراکننده‌ها در مسیر سیگنال‌ها قرار می‌گیرند تا مقدار توان انتقالی را کاهش دهند. آن‌ها می‌توانند از نوع نصب سطحی، موجبر یا هم‌محور باشند. بسته به کاربرد، یک میراکننده می‌تواند یک‌طرفه یا دوطرفه باشد. در یک میراکننده یک‌طرفه سیگنال تنها از ورودی به خروجی جریان می‌یابد، در حالی که در یک میراکننده دوطرفه سیگنال می‌تواند در هر دو جهت حرکت کند. در میراکننده‌های مبتنی بر تراشه، مقاومت از طریق مواد مختلفی که روی یک زیرلایه هدایت‌کننده حرارتی نشانده می‌شوند ایجاد می‌گردد و بسته به فرآیند (لایه ضخیم یا لایه نازک)، ابعاد فیزیکی و مواد مورد استفاده منجر به ایجاد یک مقدار مقاومت خاصی می‌شوند. مقاومت میراکننده متغیر پیوسته را می‌توان با چیدمان مجموعه‌ای از میله‌های مقاومتی و دیسک‌های مقاومتی نیز به دست آورد؛ با این حال، بسیاری از آن‌ها با استفاده از تراشه‌ها ساخته می‌شوند.

میراکننده مرحله‌ای

میله‌های تضعیف‌کننده گام‌دار در اصل تضعیف‌کننده‌های ثابت هستند، زیرا آن‌ها همچنان اجزای غیرفعالی هستند که از شبکه‌های مقاومتی مختلفی تشکیل شده‌اند و برای ایجاد تضعیف خاصی استفاده می‌شوند. مقدار تضعیف را می‌توان بر اساس یک دکمه فشاری دستی یا چرخش یک کلید چرخشی انتخاب کرد. میله‌های تضعیف‌کننده گام‌دار، برخلاف تضعیف‌کننده‌های متغیر، تنها قادر به ایجاد مقدار تضعیف بر اساس گام‌های پیش‌تعیین‌شده هستند. به عنوان مثال، یک میله تضعیف‌کننده گام‌دار دکمه‌ای می‌تواند از 0 تا 45.5 دسی‌بل تغییر کند و بسته به نحوه قرارگیری دکمه‌ها، مقدار آن می‌تواند با افزایش‌هایی به میزان 0.5 دسی‌بل افزایش یابد.

میله‌های تضعیف‌کننده متغیر پیوسته

می‌توان دستگاه‌های تضعیف‌کننده متغیر پیوسته را به‌صورت دستی تنظیم کرد تا هر مقدار تضعیفی در محدوده و رزولوشن مشخص‌شده ایجاد شود. در یک دستگاه تضعیف‌کننده متغیر پیوسته فعال، شبکه‌های مقاومتی که در دستگاه‌های تضعیف‌کننده ثابت و دستگاه‌های تضعیف‌کننده با مراحل ثابت استفاده می‌شوند با عناصر حالت جامد مانند ترانزیستورهای اثر میدانی اکسید فلزی (MOSFETها) یا دیودهای PIN جایگزین شده‌اند. می‌توان تضعیف خاصی را با رزولوشن بیشتری با کنترل ولتاژ دو سر FET یا جریان دیود تنظیم کرد، نسبت به شبکه‌های مقاومتی غیرفعال. تضعیف می‌تواند به‌صورت دستی یا الکترونیکی با یک موتور کنترل شود تا مقدار تضعیف خاص حفظ شود.

دستگاه تضعیف‌کننده قابل برنامه‌ریزی

میزان‌کننده قابل برنامه‌ریزی، که به عنوان میزان‌کننده گام‌دار دیجیتال نیز شناخته می‌شود، یک قطعه تحت کنترل ولتاژ خارجی است. این کنترل خارجی معمولاً توسط کامپیوتر انجام می‌گیرد. آن‌ها اغلب با ورودی‌های منطق ترانزیستور-ترانزیستور (TTL) کنترل می‌شوند و اندازه گام‌ها معمولاً 1، 2، 4، 8، 16 و 32 است. میزان‌کننده‌های تحت کنترل TTL زمانی که ولتاژ اعمال شده به یک میزان‌کننده خاص کمتر از 1 ولت باشد، سطح منطقی '0' دارند و زمانی که ولتاژ اعمال شده معمولاً 3 ولت یا بیشتر باشد، سطح منطقی '1' دارند. این سطوح منطقی، کلیدهای تک‌قطبی دوگانه (SPDT) را کنترل می‌کنند که میزان‌کننده‌های مختلف را در مسیر سیگنال به گونه‌ای متصل می‌کنند که میزان مطلوبی از تضعیف حاصل شود. در حوزه میزان‌کننده‌های قابل برنامه‌ریزی، طراحی‌های کنترل شده توسط USB نیز وجود دارند تا اتصال میزان‌کننده به کامپیوتر را ساده‌تر کنند. اغلب این دستگاه‌ها با نرم‌افزارهای استاندارد همراه هستند تا کنترل دستگاه به راحتی فعال شود.

میزان‌کننده عبور دهنده جریان مستقیم

میراکننده‌های بایاس DC که به نام میراکننده‌های عبور DC نیز شناخته می‌شوند، سیگنال DC را عبور می‌دهند و در عین حال سیگنال RF را میرا می‌کنند. این میراکننده‌ها معمولاً دارای خازن در ورودی و خروجی خود هستند که از عبور DC از خود جلوگیری می‌کنند اما اجازه می‌دهند سیگنال RF از آنها عبور کند – سیگنال DC از مسیر دیگری به خروجی می‌رسد.

میراکننده‌های بلوکه کننده DC

میراکننده‌های بلوکه کننده DC از نظر ساختاری شبیه میراکننده‌های بایاس DC هستند، بدین صورت که سیگنال DC را بلوکه می‌کنند؛ تفاوت این است که در این موارد سیگنال DC کاملاً بلوکه شده و هیچ مسیری به خروجی اجزا وجود ندارد. بلوک DC می‌تواند به صورت سری با هادی مرکزی قرار گیرد که به آن «بلوک DC داخلی» گفته می‌شود – همچنین می‌تواند به صورت سری با هادی خارجی قرار گیرد که به آن «بلوک DC خارجی» گفته می‌شود. همچنین میراکننده‌های بلوکه کننده DC با هر دو بلوک داخلی و خارجی نیز وجود دارند.

میراکننده‌های خط انتقال موج

میله‌های تضعیف‌کننده موجبری سیگنال RF را در یک سیستم موجبری تضعیف می‌کنند؛ این امر معمولاً با افزودن یک فیلم مقاومتی در مرکز موجبر انجام می‌شود. یک میله تضعیف‌کننده موجبری متغیر مداوم معمولاً از یک پیچ برای تنظیم این ماده مقاومتی از یک طرف دیواره موجبر به مرکز استفاده می‌کند؛ در این حالت، ماده مقاومتی به شکلی طراحی شده است که تغییر خطی در تضعیف ایجاد کند. برخی از طراحی‌های موجبر اجازه می‌دهند که کاربر مقدار مورد نظر را به صورت دستی از طریق یک دیال وارد کند تا تضعیف خاصی حاصل شود. این موضوع فرآیند را با حذف مرحله تنظیم پیچ در یک میله تضعیف‌کننده موجبری متغیر و نیاز به اندازه‌گیری مداوم تضعیف تا رسیدن به مقدار مطلوب، ساده می‌کند.

میله‌های تضعیف‌کننده نوری

میزان‌کننده‌های نوری، امواج نوری را به جای امواج الکترونی تضعیف می‌کنند، بنابراین این میزان‌کننده‌ها معمولاً به عنوان قطعه‌ای عمل می‌کنند که نور را جذب یا پراکنده می‌کند. مشابه طراحی‌های RF، چند نوع طراحی نوری وجود دارد که به طور خاص برای یک کاربرد توسعه داده شده‌اند. میزان‌کننده‌های نوری ثابت معمولاً از الیاف دوپه شده یا اتصالات غیرهم‌محور برای پراکندگی نور استفاده می‌کنند. میزان‌کننده‌های نوری متغیر شبیه به میزان‌کننده‌های متغیر RF و میزان‌کننده‌های گام‌بندی برنامه‌پذیر هستند، به این معنا که می‌توان آن‌ها را به صورت دستی یا الکترونیکی کنترل کرد تا میزان تضعیف خاصی ایجاد شود.