GYIK: Mi az attenuátorok?

Az attenuátorok olyan elektromos alkatrészek, amelyek a komponensen áthaladó jel amplitúdójának csökkentésére szolgálnak anélkül, hogy jelentősen rontanák a jel integritását. Ezeket RF és optikai alkalmazásokban használják. Az RF attenuátorokat általában elektronikus áramkörökben használják, míg az optikaiakat a száloptikában. Alapvetően hat különböző RF kialakítás létezik: rögzített, lépcsőzetes, folyamatosan változtatható, programozható, egyenáramú előfeszítés és egyenáramú blokkolás.

Az attenuátor kulcsfontosságú műszaki adatai közé tartozik a csillapítás decibelben (dB) megadott értéke, a frekvenciatartomány (MHz), a teljesítménykezelés (W) és az impedancia (Ohm).

Fix Csökkentők

Az attenuátorok általában olyan ellenállás-hálózatból állnak, amelyek lehetővé teszik a hő bizonyos mértékű disszipációját. Néhány alapvető elrendezés létezik – a „T” konfiguráció, az „L” konfiguráció és a „pi” konfiguráció. Ezekhez az elismert elrendezésekhez már meghatározott egyenletek és ellenállásértékek tartoznak, amelyek segítségével elérhető az adott frekvenciatartományban a jellemző impedancia (Z0), és ezeket az aszimmetrikus áramkörökkel rendelkező nem kiegyensúlyozott attenuátorokként is ismerik. A kiegyensúlyozott vagy szimmetrikus áramkörű „T” attenuátor változatát „H” konfigurációnak nevezzük, míg a Pi attenuátor kiegyensúlyozott változatát az „O” konfigurációnak nevezzük.

Három alapvető nem kiegyensúlyozott attenuátor konfiguráció létezik: L, T (Tee) és Pi. A T és Pi kiegyensúlyozott elrendezése rendre H és O. A kiegyensúlyozott konfigurációk szimmetrikus ellenállás-hálózatok, míg a nem kiegyensúlyozottak aszimmetrikusak.

A rögzített csillapítókat ezek az ellenálló hálózatok egy rögzített, változatlan csillapításra állítják be. A jelutakba helyezik őket a leadott teljesítmény csökkentéséhez. Felületszereléses, hullámvezető vagy koaxiális típusúak lehetnek. A felhasználástól függően a csillapító irányított vagy kétirányú lehet. Egy irányított csillapítónál a jel csak a bemenetről a kimenetre haladhat, míg egy kétirányú csillapítónál mindkét irányba terjedhet. Chip-alapú csillapító esetén az ellenállást különféle anyagok hordozóra való felhordásával hozzák létre, és attól függően, hogy vastagréteg vagy vékonyréteg eljárást alkalmaznak, az alkalmazott anyagok és a fizikai méretek mind különböző ellenállásértékeket eredményeznek. Folyamatosan változtatható ellenállású csillapítót szintén elérhető ellenállásrúdok és ellenálláslemezek összeállításával; ugyanakkor sok esetben chipek felhasználásával építik ezeket.

Lépcsőzetes csillapító

A lépcsőzett attentuátorok lényegében rögzített attentuátorok, mivel továbbra is passzív alkatrészek, amelyek különböző ellenállás-hálózatokból állnak, hogy egy adott gyengítést hozzanak létre. A gyengítési érték kiválasztható egy kézi nyomógombbal, vagy egy forgókapcsoló elfordításával. A lépcsőzett attentuátorok, a változtatható attentuátorokkal ellentétben, csupán előre meghatározott lépcsők alapján képesek gyengítési értéket előállítani. Például egy nyomógombos lépcsőzett attentuátor 0 és 45,5 dB között változhat, és a gombok elrendezésétől függően 0,5 dB lépésekben növelhető.

Folyamatosan változtatható attentuátorok

A folyamatosan változtatható csillapítókat manuálisan lehet beállítani, hogy a megadott tartományon belül bármely csillapítási értéket biztosítsanak adott felbontással. Az aktív folyamatosan változtatható csillapítókban a fix csillapítókban és lépcsőzetesen változtatható csillapítókban található ellenállás-hálózatokat félvezető elemekkel, például fém-oxid félvezető tirisztorokkal (MOSFET) vagy PIN-diódákkal helyettesítették. A csillapítás adott értéke pontosabb felbontással változtatható meg a FET-en lévő feszültség vagy a diódán átfolyó áram szabályozásával, mint passzív ellenállás-hálózatokkal. A csillapítást manuálisan vagy elektronikusan, motor segítségével lehet szabályozni egy adott csillapítás fenntartásához.

Programozható csillapító

A programozható csillapító, más néven digitális lépcsőzetes csillapító egy külső feszültséggel vezérelt alkatrész. Ez a külső vezérlés általában számítógép által meghajtott. Ezeket gyakran tranzisztor-tranzisztor logikai (TTL) bemenetekkel vezérlik, és a lépésméretek általában 1, 2, 4, 8, 16 és 32. A TTL-vezérelt csillapítók akkor vesznek fel egy logikai „0” szintet, amikor a csillapító adott pontjára kapcsolt feszültség 1 V alatti, és logikai „1” szintet, amikor a kapcsolt feszültség általában 3 V vagy annál nagyobb. Ezek a logikai szintek vezérlik az egybemenetű, kétpolú (SPDT) kapcsolókat, amelyek különféle csillapítókat kapcsolnak be egy jelútba, amely így elérhető kívánatos csillapítást. A programozható csillapítók világában léteznek USB-vezérelt kialakítások is, amelyek leegyszerűsítik a csillapító és a számítógép összekapcsolását. Ezek gyakran meglévő szoftverekkel kerülnek csomagolásra, hogy az eszköz vezérlése azonnal elérhető legyen.

Egyenáramú áteresztő csillapító

Egyenáramú előfeszítés csillapítók, más néven egyenáramú előfeszítés áteresztő csillapítók, áteresztik az egyenáramot, miközben csillapítják az RF jelet. Általában a csillapító bemenetén és kimenetén egy kapacitás található, amely blokkolja az egyenáram áthaladását, de engedi az RF jelet – az egyenáramú jel a csillapítón kívüli más úton jut ki a kimenetre.

Egyenáram-blokkoló csillapítók

Az egyenáram-blokkoló csillapítók hasonlóan működnek, mint az egyenáramú előfeszítéses kialakítások, abban az értelemben, hogy blokkolják az egyenáramú jelet; a különbség az, hogy az egyenáram teljesen blokkolt, és nincs kimeneti út a komponens kimenetére. Az egyenáram-blokkoló a középső vezetővel sorba köthető, amit „belső egyenáram-blokkolónak” is neveznek – elhelyezhető a külső vezetővel sorba is, amit „külső egyenáram-blokkolónak” neveznek. Vannak olyan egyenáram-blokkoló csillapítók is, amelyeknél mind a belső, mind a külső egyenáram-blokkoló be van építve.

Hullámvezető csillapítók

A hullámvezető csillapítók csillapítják az RF jelet egy hullámvezető rendszerben; ezt általában úgy érik el, hogy ellenállás-filmet rögzítenek a hullámvezető közepére. Egy folyamatosan változtatható hullámvezető csillapító általában egy csavarral állítja az ellenállás anyagot a hullámvezető falának egyik oldalától a középpontig; ebben az esetben az ellenállás anyagot úgy formálják, hogy a csillapításban lineáris változást eredményezzen. Egyes hullámvezető kialakítások lehetővé teszik, hogy a felhasználó manuálisan adjon meg egy értéket egy tekerőgombbal, hogy egy adott csillapítást érjen el. Ez egyszerűsíti a folyamatot, mivel kihagyja a folyamatosan változtatható hullámvezető csillapítónál szükséges csavar beállításának és a csillapítás mérésének lépését, amíg el nem éri a kívánt értéket.

Optikai csillapítók

Az optikai csillapítók a fényhullámokat, nem pedig az elektronhullámokat csillapítják, ezért ezek a komponensek általában a fény elnyelésére vagy szétszórására szolgálnak. Az RF tervezésekhez hasonlóan többféle optikai kialakítás létezik, amelyeket egy adott alkalmazásra specifikusan terveztek. A rögzített optikai csillapítók általában adatott szálakat vagy elcsúsztatott kötések használnak a fény szétszórására. A változtatható optikai csillapítók hasonlóak az RF változtatható csillapítókhoz és programozható lépcsőzetes csillapítókhoz, mivel kézzel vagy elektronikusan vezérelhetők, hogy egy adott csillapítást eredményezzenek.