Часто задаваемые вопросы: Что такое аттенюаторы?

Аттенюаторы — это электрические компоненты, предназначенные для уменьшения амплитуды сигнала, проходящего через компонент, без существенного ухудшения целостности этого сигнала. Они используются в ВЧ- и оптических приложениях. ВЧ-аттенюаторы обычно применяются в электронных цепях, а оптические — в волоконной оптике. Существует шесть основных типов ВЧ-дизайнов: фиксированные, ступенчатые, с непрерывно переменным регулированием, программируемые, смещения постоянного тока и блокировки постоянного тока.

Ключевыми техническими характеристиками аттенюатора, которые следует учитывать, являются затухание, измеряемое в децибелах (дБ), диапазон частот (МГц), способность рассеивать мощность (Вт) и импеданс (Ом).

Фиксированные ослабители

Аттенюаторы, как правило, состоят из резистивной сети, которая позволяет теплу рассеиваться с определенной скоростью. Существует несколько базовых схем — «Т» образная конфигурация, «L» образная конфигурация и конфигурация «Пи». Эти устоявшиеся схемы уже имеют заданные уравнения и значения резисторов, которые могут использоваться для получения характеристического импеданса (Z0) в диапазоне частот, и они также известны как несбалансированные аттенюаторы с асимметричными цепями. Сбалансированная или симметричная цепь, версия «Т» аттенюатора, известна как «H» конфигурация, а сбалансированная версия Пи аттенюатора известна как «О» конфигурация.

Существует три основные конфигурации несбалансированных аттенюаторов: L, Т-образная и Пи-образная. Сбалансированные конфигурации Т-образного и Пи-образного аттенюаторов — это H и O соответственно. Сбалансированные конфигурации представляют собой симметричные резистивные сети, тогда как несбалансированные — асимметричные.

Фиксированные аттенюаторы устанавливаются на фиксированное и неизменное затухание с помощью этих резистивных сетей. Они размещаются в сигнальных цепях для уменьшения передаваемой мощности. Они могут быть поверхностно-монтажными, волноводными или коаксиальными типами. В зависимости от применения, аттенюатор может быть направленным или двусторонним. В направленном аттенюаторе сигнал может проходить только от входа к выходу, а в двустороннем аттенюаторе сигнал может распространяться в обоих направлениях. Для аттенюатора на основе чипа сопротивление создается с помощью различных материалов, нанесенных на термически проводящую подложку, а в зависимости от процесса — толстопленочный или тонкопленочный — физические размеры и используемые материалы будут определять конкретное значение сопротивления. Сопротивление непрерывно переменного аттенюатора также может быть достигнуто за счет сборки резистивных стержней и резистивных дисков; тем не менее, многие из них изготавливаются с использованием чипов.

Ступенчатый аттенюатор

Ступенчатые аттенюаторы по своей сути являются фиксированными аттенюаторами, поскольку они по-прежнему представляют собой пассивные компоненты, включающие различные резистивные сети для создания определенного уровня затухания. Значение затухания можно выбрать вручную с помощью кнопок или поворотного переключателя. В отличие от переменных аттенюаторов, ступенчатые аттенюаторы могут генерировать значение затухания только на основе заранее заданных шагов. Например, кнопочный ступенчатый аттенюатор может изменять затухание от 0 до 45,5 дБ, и в зависимости от комбинации нажатых кнопок, значение может увеличиваться с шагом 0,5 дБ.

Непрерывно регулируемые аттенюаторы

Аттенюаторы с непрерывной регулировкой могут настраиваться вручную для получения любого значения затухания в пределах заданного диапазона и разрешения. В активных аттенюаторах с непрерывной регулировкой резистивные сети, используемые в фиксированных и ступенчатых аттенюаторах, заменены твердотельными элементами, такими как полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) или PIN-диоды. Благодаря управлению напряжением на полевом транзисторе или током через диод, определенное затухание можно регулировать с более высокой точностью, чем с использованием пассивных резистивных сетей. Затухание можно регулировать вручную или электронным способом с помощью двигателя для поддержания заданного уровня затухания.

Программируемый аттенюатор

Программируемый аттенюатор, также известный как цифровой ступенчатый аттенюатор, представляет собой компонент, управляемый внешним напряжением. Это внешнее управление, как правило, осуществляется с помощью компьютера. Часто они управляются входами транзисторно-транзисторной логики (TTL), а размеры шагов обычно составляют 1, 2, 4, 8, 16 и 32. Аттенюаторы, управляемые TTL, имеют логический уровень «0», когда напряжение на конкретном аттенюаторе ниже 1 В, и логический уровень «1», когда приложенное напряжение обычно составляет 3 В или выше. Эти логические уровни управляют однополюсными переключателями на два направления (SPDT), которые подключают различные аттенюаторы в сигнальном пути, обеспечивая желаемое затухание. В области программируемых аттенюаторов также существуют конструкции с USB-управлением, упрощающие подключение аттенюатора к компьютеру. Часто они поставляются с уже установленным программным обеспечением, позволяющим быстро включить управление устройством.

Аттенюатор с передачей постоянного тока

Ослабители постоянного тока, также известные как ослабители с передачей постоянного тока, пропускают постоянный ток и одновременно ослабляют ВЧ-сигнал. Обычно они имеют емкость на входе и выходе ослабителя, которая блокирует прохождение постоянного тока, но позволяет передавать ВЧ-сигнал — постоянный ток обходит ослабитель по другому пути к выходу.

Ослабители с блокировкой постоянного тока

Ослабители с блокировкой постоянного тока похожи на конструкции с подачей постоянного тока тем, что они блокируют сигнал постоянного тока; разница в том, что постоянный ток полностью блокируется без выхода на выход компонента. Блокировку постоянного тока можно разместить последовательно с центральным проводником, также известную как «внутренняя блокировка постоянного тока»; ее также можно разместить последовательно с внешним проводником, что известно как «внешняя блокировка постоянного тока». Существуют также ослабители с блокировкой постоянного тока, оснащенные как внутренней, так и внешней блокировкой постоянного тока.

Волноводные ослабители

Волноводные аттенюаторы ослабляют ВЧ-сигнал в волноводной системе; обычно это достигается путем нанесения резистивной пленки в центральной части волновода. В случае непрерывно регулируемого волноводного аттенюатора обычно используется винт для перемещения резистивного материала со стороны стенки волновода в его центр; при этом резистивный материал имеет такую форму, чтобы обеспечить линейное изменение ослабления. В некоторых конструкциях волноводных аттенюаторов пользователь может вручную задать нужное значение с помощью поворотного регулятора, чтобы достичь определенного уровня ослабления. Это упрощает процесс, исключая необходимость регулировки винта в непрерывно регулируемом волноводном аттенюаторе и многократного измерения ослабления до достижения нужного значения.

Оптические аттенюаторы

Оптические аттенюаторы ослабляют световые волны, а не электронные, поэтому такой аттенюатор обычно работает как компонент, поглощающий или рассеивающий свет. Как и в ВЧ-дизайне, существует несколько типов оптических конструкций, специально разработанных для конкретного применения. Фиксированные оптические аттенюаторы обычно используют легированные волокна или смещенные сварные соединения для рассеивания света. Переменные оптические аттенюаторы похожи на переменные ВЧ-аттенюаторы и программируемые ступенчатые аттенюаторы тем, что ими можно управлять вручную или электронным способом для получения определенного уровня ослабления.