Întrebări frecvente: Ce sunt atenuatoarele?

Atenuatoarele sunt componente electrice proiectate pentru a reduce amplitudinea unui semnal care trece prin componentă, fără a degrada semnificativ integritatea semnalului. Acestea sunt utilizate în aplicații RF și optice. Atenuatoarele RF sunt în general folosite în circuite electronice, în timp ce atenuatoarele optice sunt utilizate în fibre optice. În esență, există șase tipuri diferite de designuri RF: fixe, cu trepte, variabile continuu, programabile, cu polarizare continuă și cu blocare în curent continuu.

Specificatiile importante ale unui atenuator care trebuie luate în considerare includ atenuarea măsurată în decibeli (dB), gama de frecvență (MHz), capacitatea de gestionare a puterii (W) și impedanța (Ohmi).

Atenuatoare Fixe

Atenuatoarele sunt compuse, în mod obișnuit, dintr-o rețea rezistivă care permite disiparea căldurii la un anumit ritm. Există câteva configurații de bază — configurația „T”, configurația „L” și configurația „pi”. Aceste configurații consacrate dispun deja de ecuații și valori standard pentru rezistențe care pot fi utilizate pentru a obține impedanța caracteristică (Z0) într-o anumită gamă de frecvențe și sunt cunoscute și sub denumirea de atenuatoare neechilibrate, cu circuite asimetrice. Configurația cu circuit echilibrat sau simetric, pentru atenuatorul „T”, este cunoscută sub denumirea de configurație „H”, iar versiunea echilibrată a atenuatorului Pi este cunoscută sub denumirea de configurație „O”.

Există trei configurații de bază pentru atenuatoare neechilibrate: L, Tee și Pi. Configurațiile echilibrate ale atenuatoarelor Tee și Pi sunt H și respectiv O. Configurațiile echilibrate sunt rețele rezistive simetrice, în timp ce cele neechilibrate sunt asimetrice.

Atenuatoarele fixe sunt setate la o atenuare fixă și neschimbătoare prin aceste rețele rezistive. Ele sunt plasate în traseele de semnal pentru a reduce puterea transmisă. Pot fi de tip montaj superficial, ghid de undă sau coaxial. În funcție de aplicație, un atenuator poate fi direcțional sau bidirecțional. Un semnal poate circula doar de la intrare la ieșire într-un atenuator direcțional și poate circula în ambele sensuri într-un atenuator bidirecțional. Pentru un atenuator bazat pe cip, o rezistență este dezvoltată prin diverse materiale depuse pe un suport cu conductibilitate termică, iar în funcție de proces—film gros sau film subțire—dimensiunile fizice și materialele utilizate vor determina o anumită valoare a rezistenței. O rezistență variabilă continuu poate fi, de asemenea, realizată prin aranjarea unei asamblări de tije rezistive și discuri rezistive; totuși, multe dintre acestea sunt construite utilizând cipuri.

Atenuator treaptă

Atenuatoarele în trepte sunt, în esență, atenuatoare fixe, deoarece sunt tot componente pasive care cuprind diverse rețele rezistive pentru a genera o anumită atenuare. Valoarea atenuării poate fi selectată în funcție de apăsarea manuală a unui buton sau de rotirea unui comutator rotativ. Spre deosebire de atenuatoarele variabile, atenuatoarele în trepte pot genera doar valori de atenuare bazate pe pași prealocați. De exemplu, un atenuator în trepte cu butoane poate varia de la 0 la 45,5 dB și, în funcție de modul în care sunt configurate butoanele, poate crește în pași de 0,5 dB.

Atenuatoare variabile continue

Atenuatoarele variabile continue pot fi ajustate manual pentru a obține orice valoare de atenuare într-un interval și o rezoluție specificate. Într-un atenuator variabil activ, rețelele de rezistențe utilizate în atenuatoarele fixe și în cele cu pași au fost înlocuite cu elemente de tip solid-state, cum ar fi tranzistorii cu efect de câmp metal-oxid-semiconductor (MOSFET) sau diodele PIN. O anumită valoare de atenuare poate fi variată cu o rezoluție mai mare controlând tensiunea de-a lungul FET-ului sau curentul de-a lungul diodei, comparativ cu rețelele pasive rezistive. Atenuarea poate fi controlată manual sau electronic, cu ajutorul unui motor, pentru a menține o anumită valoare de atenuare.

Atenuator programabil

Atenuatorul programabil, cunoscut și sub numele de atenuator cu pas digital, este un component controlat de o tensiune externă. Acest control extern este, în general, realizat de un computer. Sunt frecvent controlate prin intrări de tip logic TTL (transistor-transistor logic), iar dimensiunile pașilor sunt de obicei 1, 2, 4, 8, 16 și 32. Atenuatorii controlați TTL au un nivel logic de „0” atunci când tensiunea aplicată la un anumit atenuator este mai mică de 1 V și un nivel logic de „1” atunci când tensiunea aplicată este de obicei de 3 V sau mai mare. Aceste niveluri logice controlează comutatoare de tip single-pole, double-throw (SPDT) care conectează diversele atenuatoare într-o cale a semnalului, obținându-se o atenuare dorită. În domeniul atenuatoarelor programabile, există și variante controlate prin USB, pentru a simplifica conectarea dintre atenuator și computer. De regulă, acestea sunt livrate împreună cu un software existent, pentru a permite controlul imediat al dispozitivului.

Atenuator cu trecerea curentului continuu

Atenuatoarele de polarizare continuă, cunoscute și sub numele de atenuatoare care permit trecerea tensiunii continue, permit trecerea curentului continuu în timp ce atenuează semnalul RF. În mod obișnuit, acestea au o capacitate pe intrare și ieșire a atenuatorului care blochează trecerea curentului continuu, dar permite semnalului RF să treacă – semnalul de curent continuu ocolește atenuatorul printr-o altă cale către ieșire.

Atenuatoare de blocare a curentului continuu

Atenuatoarele de blocare a curentului continuu sunt similare ca design cu atenuatoarele de polarizare continuă în sensul că blochează semnalul de curent continuu; diferența este că tensiunea continuă este blocată complet, fără o ieșire către componenta de ieșire. Blocarea curentului continuu poate fi plasată în serie cu conductorul central, cunoscută și sub denumirea de „blocare interioară de curent continuu” – poate fi, de asemenea, plasată în serie cu conductorul exterior, ceea ce este cunoscut sub numele de „blocare exterioară de curent continuu”. Există și atenuatoare de blocare a curentului continuu care au atât blocarea interioară, cât și cea exterioară de curent continuu.

Atenuatoare în ghid de undă

Atenuatoarele cu ghid de undă vor atenua un semnal RF într-un sistem de ghid de undă; acest lucru se realizează în mod obișnuit prin fixarea unui film rezistiv în centrul ghidului de undă. Un atenuator cu ghid de undă variabil continuu utilizează de obicei un șurub pentru a ajusta acest material rezistiv de pe o parte a peretelui ghidului de undă până în centru; în acest caz, materialul rezistiv este modelat astfel încât să ofere o variație liniară în atenuare. Unele modele de ghid de undă permit utilizatorului să introducă manual o valoare, utilizând un cadran, pentru a obține o atenuare specifică. Acest lucru simplifică procesul, eliminând etapa ajustării șurubului într-un atenuator cu ghid de undă variabil continuu și măsurarea atenuării până când se atinge valoarea dorită.

Atenuatoare optice

Atenuatoarele optice atenuează undele luminoase în loc de undele electronice, astfel că acest tip de atenuator funcționează de obicei ca un component care absoarbe sau dispersează lumina. În mod similar cu designurile RF, există mai multe tipuri de designuri optice, fiecare fiind concepută special pentru o aplicație anume. Atenuatoarele optice fixe utilizează de obicei fibre dopate sau îmbinări decalate pentru a dispersa lumina. Atenuatoarele optice variabile sunt similare cu atenuatoarele RF variabile și respectiv cu atenuatoarele programabile cu pași, în sensul că pot fi controlate manual sau electronic pentru a obține o atenuare specifică.