SSS: Zayıflatıcılar (attenuator) nedir?

Zayıflatıcılar, üzerinden geçen sinyalin genliğini önemli ölçüde bozmadan azaltmak amacıyla tasarlanmış elektrikli bileşenlerdir. RF ve optik uygulamalarda kullanılırlar. RF zayıflatıcılar genelde elektronik devrelerde kullanılırken, optik zayıflatıcılar fiber optiklerde kullanılır. Temelde altı farklı RF tasarımı vardır: sabit, kademesel, sürekli değişken, programlanabilir, dc besleme ve dc engelleyici.

Bir zayıflatıcının dikkate alınması gereken temel özelliklerine sinyal zayıflamasının desibel (dB) cinsinden ölçümü, frekans aralığı (MHz), güç dayanımı (W) ve empedans (Ohm) dahildir.

Sabit Zayıflatıcılar

Zayıflatıcılar genellikle ısıyı belirli bir hızda dağıtabilecek bir direnç ağından oluşur. Temel olarak birkaç farklı yapı vardır: 'T' yapısı, 'L' yapısı ve 'pi' yapısı. Bu yerleşmiş yapılarda zaten belirli denklemler ve direnç değerleri vardır; bunlar, frekans aralıklarında karakteristik empedansı (Z0) elde etmek için kullanılabilir. Ayrıca bu yapılara aynı zamanda asimetrik devrelere sahip dengesiz zayıflatıcılar denir. 'T' zayıflatıcının dengeli ya da simetrik devre versiyonuna 'H' yapısı, Pi zayıflatıcının dengeli versiyonuna ise 'O' yapısı adı verilir.

Temel olarak üç farklı dengesiz zayıflatıcı yapısı vardır: L, T ve Pi. T ve Pi'nin dengeli yapıları sırasıyla H ve O'dur. Dengeli yapılar simetrik direnç ağları iken dengesiz yapılar asimetriktir.

Sabit zayıflatanlar, bu direnç ağları sayesinde sabit ve değişmeyen bir zayıflama seviyesine ayarlanmıştır. Sinyal yollarında iletilen gücü azaltmak amacıyla yerleştirilirler. Yüzey montajlı, dalga kılavuzu veya koaksiyel tipler olabilirler. Uygulamaya bağlı olarak zayıflatanlar yönlü ya da çift yönlü olabilir. Yönlü zayıflatanlarda sinyal sadece girişten çıkışa doğru giderken, çift yönlü zayıflatanlarda her iki yönde de ilerleyebilir. Çip tabanlı bir zayıflatan için, ısıl iletken bir altlığa çeşitli malzemelerin kaplanmasıyla bir direnç oluşturulur ve kullanılan süreç kalın film ya da ince film olmasına göre fiziksel boyutlar ve kullanılan malzeme belirli bir direnç değerine ulaşmasını sağlar. Sürekli değişken zayıflatan direnci ise direnç çubuklar ve direnç disklerin bir araya getirilmesiyle elde edilebilir; yine de birçok zayıflatan çip kullanılarak üretilmektedir.

Adımlı zayıflatan

Adımlı zayıflatabilirler, çeşitli dirençli ağları içeren pasif bileşenler olduklarından belirli bir zayıflama oluşturmak için hâlâ sabit zayıflatabilirler olarak kabul edilir. Zayıflama değeri, manuel bir buton yardımıyla veya döner anahtarın çevrilmesiyle seçilebilir. Adımlı zayıflatabilirler, değişken zayıflatabilirlerin aksine önceden belirlenmiş adımlara göre zayıflama değeri üretebilir. Örneğin, bir butonlu adımlı zayıflatabilir 0'dan 45,5 dB'ye kadar çıkabilir ve butonların düzenlenmesine bağlı olarak 0,5 dB artışlarla zayıflama yapılabilir.

Sürekli değişken zayıflatabilirler

Sürekli değişken attentüatörler, belirtilen bir aralık ve çözünürlük içinde herhangi bir attentüasyon değerini elde etmek için manuel olarak ayarlanabilir. Aktif sürekli değişken attentüatörlerde, sabit attentüatörlerde ve adım attentüatörlerde bulunan direnç ağları, metal oksit yarı iletken alan etkili transistörler (MOSFET'ler) veya PIN diyotlar gibi katı hal elemanlarıyla değiştirilmiştir. Belirli bir attentüasyon, pasif direnç ağlarına göre daha yüksek çözünürlükle, FET üzerindeki voltajı veya diyot üzerinden akan akımı kontrol ederek değiştirilebilir. Attentüasyon, belirli bir değerde tutmak amacıyla manuel olarak veya bir motorla elektronik olarak da kontrol edilebilir.

Programlanabilir attentüatör

Programlanabilir attentüatör, aynı zamanda dijital adım attentüatörü olarak da bilinir ve harici bir voltaj ile kontrol edilen bir bileşendir. Bu harici kontrol genellikle bilgisayar tarafından yönlendirilir. Genellikle transistor-transistor mantık (TTL) girişleri ile kontrol edilirler ve adım büyüklükleri tipik olarak 1, 2, 4, 8, 16 ve 32 olur. TTL ile kontrol edilen attentüatörler, belirli bir attentüatöre uygulanan voltaj 1 V'tan düşük olduğunda '0' mantık seviyesine ve uygulanan voltaj tipik olarak 3 V ya da üzeri olduğunda '1' mantık seviyesine sahiptir. Bu mantık seviyeleri, sinyal yoluna bağlanan çeşitli attentüatörleri kontrol eden tek kutuplu çift konumlu (SPDT) anahtarları kontrol eder ve istenilen attentüasyonu sağlar. Programlanabilir attentüatörler alanında, attentüatör ile bilgisayar arasındaki bağlantıyı basitleştirmek için USB ile kontrol edilen tasarımlar da mevcuttur. Sıkça, cihazın kontrolünü kolaylaştırmak için önceden hazırlanmış yazılımla birlikte paketlenirler.

DC geçiren attentüatör

DC önyargı zayıflatıcılar aynı zamanda dc önyargı ileten zayıflatıcılar olarak bilinir, dc'yi geçirirken RF sinyalini de zayıflatır. Genellikle, dc'nin üzerinden geçmesini engelleyen ancak RF sinyaline geçiş izni veren girişte ve çıkışta bir kapasitansa sahiptirler—dc sinyali zayılatıcıdan başka bir yoldan çıkışa iletilir.

Dc engelleyici zayıflatıcılar

DC engelleyici zayıflatıcılar, dc sinyalini engelleme konusunda dc önyargı tasarımına benzer; farkı ise dc'nin çıkışa giden bir çıkış yolu olmadan tamamen engellenmesidir. DC engelleyici, merkezi iletkenle seri olarak yerleştirilebilir; buna "iç dc engelleyici" denir—dış iletkenle seri olarak da yerleştirilebilir ve buna "dış dc engelleyici" adı verilir. Hem iç hem de dış dc engelleyiciye sahip dc engelleyici zayıflatıcılar da mevcuttur.

Dalga kılavuzu zayıflatıcılar

Dalga kılavuzu zayıflayıcılar, bir dalga kılavuzu sisteminde bir RF sinyalini zayıflatacaktır; bu, genellikle dalga kılavuzunun ortasına bir dirençli film sabitleyerek gerçekleştirilir. Sürekli değişken dalga kılavuzu zayıflayıcılar genellikle, dirençli malzemeyi dalga kılavuzu duvarının bir kenarından merkeze doğru ayarlamak için bir vida kullanır; bu durumda, dirençli malzeme, zayıflamada doğrusal bir değişimi sağlayacak şekilde şekillendirilmiştir. Bazı dalga kılavuzu tasarımları, kullanıcıların istenen zayıflama değerine ulaşmak için vidayı ayarlamak ve zayıflamayı ölçmek zorunda kalmadan süreci kolaylaştıran bir düğme yardımıyla değeri manuel olarak girmesine olanak tanır.

Optik zayıflayıcılar

Optik zayıflatıcılar, elektron dalgaları yerine ışık dalgalarını zayıflattığından bu zayıflatıcılar genellikle ışığı emen veya dağıtan bir bileşen olarak çalışır. RF tasarımlarına benzer şekilde, özel bir uygulama için tasarlanmış çeşitli optik tasarım türleri bulunmaktadır. Sabit optik zayıflatıcılar, ışığı dağıtmak için genellikle katkı maddeli fiberler veya kaydırılmış eklem (splice) bağlantılar kullanır. Değişken optik zayıflatıcılar ise RF değişken zayıflatıcılar ve programlanabilir kademe zayıflatıcılara benzer şekilde manuel veya elektronik olarak kontrol edilebilirler ve belirli bir zayıflama değerine ulaşılmasını sağlar.