FAQ: Che cos'è un attenuatore?

Gli attenuatori sono componenti elettrici progettati per ridurre l'ampiezza di un segnale che attraversa il componente, senza compromettere significativamente l'integrità di tale segnale. Vengono utilizzati in applicazioni RF e ottiche. Gli attenuatori RF sono generalmente usati nella circuitazione elettronica, mentre quelli ottici sono utilizzati nelle fibre ottiche. Esistono fondamentalmente sei tipi diversi di progetti RF: fissi, a passi, variabili continui, programmabili, con polarizzazione in corrente continua e con blocco della corrente continua.

Le principali specifiche da considerare per un attenuatore includono l'attenuazione misurata in decibel (dB), la gamma di frequenza (MHz), la capacità di gestione della potenza (W) e l'impedenza (Ohm).

Attenuatori Fissi

Gli attenuatori sono generalmente costituiti da una rete resistiva che permette al calore di disperdersi a un certo ritmo. Esistono alcune configurazioni di base: la configurazione a "T", la configurazione a "L" e la configurazione a "pi greco". Queste configurazioni consolidate dispongono già di equazioni e valori di resistenza specifici che possono essere utilizzati per ottenere l'impedenza caratteristica (Z0) all'interno di un intervallo di frequenze e sono anche conosciute come attenuatori non bilanciati con circuiti asimmetrici. La versione bilanciata o simmetrica del circuito dell'attenuatore a "T" è conosciuta come configurazione a "H", mentre la versione bilanciata dell'attenuatore a "pi greco" è conosciuta come configurazione a "O".

Le tre configurazioni di base degli attenuatori non bilanciati sono: L, Tee e Pi. Le configurazioni bilanciate di Tee e Pi sono rispettivamente H e O. Le configurazioni bilanciate sono reti resistive simmetriche, mentre quelle non bilanciate sono asimmetriche.

Gli attenuatori fissi sono impostati su un'attenuazione fissa e invariabile grazie a queste reti resistive. Vengono inseriti nei percorsi del segnale per ridurre la potenza trasmessa. Possono essere di tipo a montaggio superficiale, guida d'onda o coassiale. A seconda dell'applicazione, un attenuatore può essere direzionale o bidirezionale. In un attenuatore direzionale il segnale può viaggiare soltanto dall'ingresso all'uscita, mentre in un attenuatore bidirezionale può circolare in entrambe le direzioni. Per un attenuatore basato su chip, la resistenza viene creata utilizzando diversi materiali depositati su un substrato con buona conducibilità termica e, a seconda del processo — a film spesso o a film sottile — le dimensioni fisiche e i materiali utilizzati determineranno un preciso valore di resistenza. Una resistenza variabile continua può essere realizzata anche disponendo un'assemblea di aste e dischi resistivi; tuttavia, molti attenuatori di questo tipo sono costruiti utilizzando dei chip.

Attenuatore a passi

Gli attenuatori a passi sono fondamentalmente attenuatori fissi, poiché sono comunque componenti passivi che comprendono diverse reti resistive per generare un'attenuazione specifica. Il valore di attenuazione può essere selezionato in base a un pulsante manuale o alla rotazione di un interruttore rotativo. A differenza degli attenuatori variabili, gli attenuatori a passi possono generare solo valori di attenuazione basati su passi predefiniti. Ad esempio, un attenuatore a passi con pulsanti può variare da 0 a 45,5 dB e, a seconda della configurazione dei pulsanti, può aumentare a incrementi di 0,5 dB.

Attenuatori variabili continui

Gli attenuatori variabili continui possono essere regolati manualmente per ottenere qualsiasi valore di attenuazione all'interno di un intervallo e una risoluzione specificati. In un attenuatore variabile continuo attivo, le reti di resistori presenti negli attenuatori fissi e negli attenuatori a passi sono state sostituite con elementi a stato solido come transistor a effetto campo a ossido metallico (MOSFET) o diodi PIN. Una particolare attenuazione può essere variata con una risoluzione maggiore controllando la tensione ai capi del FET o la corrente ai capi del diodo, rispetto a quanto possibile con reti resistorie passive. L'attenuazione può essere controllata manualmente o elettronicamente con un motore per mantenere una particolare attenuazione.

Attenuatore programmabile

L'attenuatore programmabile, noto anche come attenuatore digitale a passi, è un componente controllato da una tensione esterna. Questo controllo esterno è generalmente gestito da un computer. Spesso sono controllati da ingressi transistor-transistor logic (TTL) e i passi tipici sono 1, 2, 4, 8, 16 e 32. Gli attenuatori controllati TTL presentano un livello logico '0' quando la tensione applicata a un particolare attenuatore è inferiore a 1 V, e un livello logico '1' quando la tensione applicata è tipicamente pari o superiore a 3 V. Questi livelli logici controllano interruttori monopolo doppio contatto (SPDT) che collegano i vari attenuatori in un percorso del segnale che produce un'attenuazione desiderata. Nel campo degli attenuatori programmabili, esistono anche modelli controllati tramite USB per semplificare la connessione tra attenuatore e computer. Spesso, questi dispositivi sono forniti con software già stabiliti, per permettere immediatamente il controllo del dispositivo.

Attenuatore DC passante

Gli attenuatori con polarizzazione in corrente continua, noti anche come attenuatori passanti per la polarizzazione in corrente continua, permettono il passaggio della corrente continua attenuando al contempo il segnale RF. Generalmente presentano una capacità in ingresso e in uscita dell'attenuatore che blocca il passaggio della corrente continua, ma permette il transito del segnale RF: il segnale in corrente continua bypassa l'attenuatore attraverso un altro percorso fino all'uscita.

Attenuatori con blocco in corrente continua

Gli attenuatori con blocco in corrente continua sono simili ai modelli con polarizzazione in corrente continua per il fatto che bloccano il segnale in corrente continua; la differenza sta nel fatto che la corrente continua viene completamente bloccata senza possibilità di uscire dal componente. Il blocco in corrente continua può essere inserito in serie al conduttore centrale, noto anche come "blocco interno in corrente continua"; può anche essere inserito in serie al conduttore esterno, noto come "blocco esterno in corrente continua". Esistono inoltre attenuatori con blocco in corrente continua che presentano sia il blocco interno che esterno.

Attenuatori a guida d'onda

Gli attenuatori a guida d'onda attenueranno un segnale RF in un sistema a guida d'onda; questo viene generalmente ottenuto applicando un film resistivo al centro della guida d'onda. Un attenuatore a guida d'onda variabile in continuo utilizza generalmente una vite per regolare questo materiale resistivo da un lato della parete della guida d'onda fino al centro; in questo caso, il materiale resistivo è sagomato per fornire una variazione lineare nell'attenuazione. Alcuni progetti di guide d'onda permettono all'utente di immettere manualmente un valore, utilizzando una manopola, per ottenere una specifica attenuazione. Questo semplifica il processo eliminando il passo della regolazione della vite in un attenuatore a guida d'onda variabile in continuo e la necessità di misurare l'attenuazione fino a quando non si raggiunge il valore desiderato.

Attenuatori ottici

Gli attenuatori ottici attenuano le onde luminose invece delle onde elettroniche, quindi questo tipo di attenuatore funziona tipicamente come un componente che assorbe o disperde la luce. Similmente alle progettazioni RF, esistono diversi tipi di progettazioni ottiche specificamente concepite per un'applicazione. Gli attenuatori ottici fissi utilizzano tipicamente fibre drogate o giunzioni sfalsate per disperdere la luce. Gli attenuatori ottici variabili sono simili agli attenuatori variabili RF e agli attenuatori programmabili a passi, in quanto possono essere controllati manualmente o elettronicamente per ottenere un'attenuazione specifica.