Kuriant elektronines grandines dažniausiai reikia išspręsti signalų stiprinimo problemą – padidinti jų amplitudę ar galią. Tačiau yra situacijų, kai signalo lygis turi susilpnėti, priešingai. Ir ši užduotis nėra tokia paprasta, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio.
Turinys
Kas yra atenuatorius ir kaip jis veikia
Slopintuvas yra įtaisas, skirtas sąmoningai ir įprastai sumažinti įvesties signalo amplitudę arba galią, neiškraipant jo formos.
Radijo dažnių diapazone naudojamų slopintuvų veikimo principas - įtampos daliklis su rezistoriais arba kondensatoriais. Įvesties signalas paskirstomas tarp rezistorių proporcingai varžoms. Paprasčiausias sprendimas yra dviejų rezistorių daliklis. Toks slopintuvas vadinamas L formos (užsienio techninėje literatūroje – L formos). Bet kuri šio nesubalansuoto įrenginio pusė gali būti įvestis ir išvestis.G-slopintuvo ypatybė yra mažas nuostolių lygis derinant įvestį ir išėjimą.
Atenuatorių tipai
Praktiškai G-slopintuvas nenaudojamas taip dažnai – daugiausia siekiant suderinti įėjimo ir išėjimo varžas. Normalizuotam signalų slopinimui daug plačiau naudojami P tipo įrenginiai (užsienio literatūroje Pi – iš lotyniškos raidės π) ir T tipo įrenginiai. Šis principas leidžia kurti įrenginius su vienoda įvesties ir išvesties varža (tačiau, jei reikia, galite naudoti skirtingus).
Paveikslėlyje pavaizduoti nesubalansuoti įrenginiai. Šaltinis ir apkrova prie jų turi būti sujungti nesubalansuotomis linijomis – bendraašiais kabeliais ir pan. iš bet kurios krypties.
Subalansuotoms linijoms (vytos poros ir kt.) naudojamos subalansuotos grandinės – kartais jos vadinamos H ir O tipo atenuatoriais, nors tai tik ankstesnių įrenginių variacijos.
Pridėjus vieną (du) rezistorius, atenuatorių T- (H-) tipai paverčiami tiltiniais.
Pramonė gamina slopintuvus kaip sukomplektuotus įrenginius su prijungimo jungtimis, tačiau jie taip pat gali būti pagaminti ant spausdintinės plokštės kaip bendros grandinės dalis. Varžiniai ir talpiniai slopintuvai turi rimtą pliusą – juose nėra netiesinių elementų, kurie neiškraipo signalo ir nelemia naujų harmonikų atsiradimo spektre bei esamų išnykimo.
Be varžinių, yra ir kitų tipų slopintuvų. Plačiai naudojamas pramoninėse technologijose:
- ribiniai ir poliarizacijos slopintuvai – remiantis bangolaidžių projektinėmis savybėmis;
- sugeriantys slopintuvai - signalo slopinimas sukelia galios sugėrimą specialiai parinktomis medžiagomis;
- optiniai slopintuvai;
Šio tipo įrenginiai naudojami mikrobangų technologijoje ir šviesos dažnių diapazone. Esant žemiems ir radijo dažniams, naudojami slopintuvai rezistorių ir kondensatorių pagrindu.
Pagrindinės charakteristikos
Pagrindinis parametras, lemiantis slopintuvų savybes, yra slopinimo koeficientas. Jis matuojamas decibelais. Norint suprasti, kiek kartų sumažėja signalo amplitudė praėjus per silpninimo grandinę, reikia perskaičiuoti koeficientą nuo decibelų iki kartų. Prietaiso, kuris sumažina signalo amplitudę N decibelais, išvestyje įtampa bus M kartų mažesnė:
M = 10(N/20) (galiai - M = 10(N/10)) .
Atvirkštinis skaičiavimas:
N=20⋅log10(M) (kai galia N = 10⋅log10(M)).
Taigi, atenuatoriui, kurio Kosl \u003d -3 dB (koeficientas visada yra neigiamas, nes vertė visada mažėja), išvesties signalo amplitudė bus 0,708 nuo pradinio. Ir jei išvesties amplitudė yra du kartus mažesnė už pradinę, tada Kosl yra maždaug -6 dB.
Protinių skaičiavimų formulės yra gana sudėtingos, todėl geriau naudoti internetinius skaičiuotuvus, kurių internete yra labai daug.
Reguliuojamiesiems įrenginiams (pakopiniams arba lygiams) nurodytos reguliavimo ribos.
Kitas svarbus parametras yra bangos varža (impedancija) įėjime ir išėjime (jie gali būti vienodi). Šis pasipriešinimas yra susijęs su tokia charakteristika kaip stovinčios bangos santykis (SWR) - jis dažnai nurodomas ant pramoninių gaminių. Grynai varžinei apkrovai šis koeficientas apskaičiuojamas pagal formulę:
- SWR=ρ/R, jei ρ>R, kur R – apkrovos varža, o ρ – linijos bangos varža.
- SWR= R/ρ, jei ρ<R.
SWR visada yra didesnis arba lygus 1. Jei R=ρ, visa galia perduodama apkrovai. Kuo daugiau šios vertės skiriasi, tuo didesnis nuostolis.Taigi, kai SWR = 1,2, 99% galios pasieks apkrovą, o kai SWR = 3 - jau 75%. Jungiant 75 omų slopintuvą prie 50 omų kabelio (arba atvirkščiai), SWR = 1,5 ir nuostoliai bus 4%.
Kitos svarbios funkcijos, kurias reikia paminėti:
- veikimo dažnių diapazonas;
- maksimali galia.
Taip pat svarbus yra toks parametras kaip tikslumas - tai reiškia leistiną slopinimo nuokrypį nuo vardinio. Pramoniniams slopintuvams charakteristikos taikomos korpusui.
Kai kuriais atvejais prietaiso galia yra svarbi. Vartotojo nepasiekusią energiją išsklaido atenuatoriaus elementai, todėl labai svarbu išvengti perkrovos.
Yra formulės, skirtos pagrindinėms įvairių konstrukcijų varžinių slopintuvų charakteristikoms apskaičiuoti, tačiau jos yra sudėtingos ir turi logaritmų. Todėl norint juos naudoti, reikia bent jau skaičiuotuvo. Todėl savarankiškam skaičiavimui patogiau naudoti specialias programas (taip pat ir internetu).
Reguliuojami slopintuvai
Silpninimo koeficientą ir SWR veikia visų elementų, sudarančių slopintuvą, vertė, todėl kurkite įrenginius, pagrįstus rezistoriai sklandžiai reguliuoti parametrus yra sunku. Keičiant slopinimą, reikia sureguliuoti SWR ir atvirkščiai. Tokias problemas galima išspręsti naudojant stiprintuvus, kurių stiprinimas mažesnis nei 1.
Tokie įrenginiai yra pastatyti ant tranzistorių arba OU, tačiau yra tiesiškumo problema. Nelengva sukurti stiprintuvą, kuris neiškraipytų bangos formos plačiame dažnių diapazone. Žymiai plačiau taikomas laipsniškas reguliavimas - slopintuvai jungiami nuosekliai, jų susilpnėjimas sumuojamas. Tos grandinės, kurių reikia, yra šuntuojamos (relės kontaktai ir tt).Taigi norimas slopinimo koeficientas gaunamas nekeičiant bangos pasipriešinimo.
Yra įrenginių, skirtų sklandžiai reguliuoti signalą slopinti, sukurti ant plačiajuosčio ryšio transformatorių (SHPT). Mėgėjiškos komunikacijos technologijose jos naudojamos tais atvejais, kai įvesties ir išvesties derinimo reikalavimai yra žemi.
Sklandus atenuatorių, pastatytų ant bangolaidžių, derinimas pasiekiamas keičiant geometrinius matmenis. Optiniai slopintuvai taip pat gaminami su sklandžiu slopinimo valdymu, tačiau tokie įrenginiai yra gana sudėtingos konstrukcijos, nes juose yra lęšių sistema, optiniai filtrai ir kt.
Taikymo sritis
Jei slopintuvas turi skirtingą įėjimo ir išėjimo varžą, jis, be slopinimo funkcijos, gali veikti kaip suderinimo įtaisas. Taigi, jei reikia prijungti 75 ir 50 omų laidus, tarp jų galite įdėti atitinkamai apskaičiuotą, o kartu su normalizuotu slopinimu galite pakoreguoti ir atitikimo laipsnį.
Priėmimo įrangoje naudojami slopintuvai, kad būtų išvengta įvesties grandinių perkrovos galinga klaidinga spinduliuote. Kai kuriais atvejais trikdančio signalo slopinimas, net ir tuo pačiu metu, kai yra silpnas pageidaujamas signalas, gali pagerinti priėmimo kokybę sumažinant intermoduliacinių trukdžių lygį.
Matavimo technologijoje atenuatoriai gali būti naudojami kaip atsiejimas – jie sumažina apkrovos poveikį atskaitos signalo šaltiniui. Optiniai slopintuvai plačiai naudojami bandant šviesolaidinio ryšio linijų siųstuvų-imtuvų įrangą.Jų pagalba modeliuojamas slopinimas realioje linijoje ir nustatomos stabilaus ryšio sąlygos bei ribos.
Garso technologijoje slopintuvai naudojami kaip galios valdymo įrenginiai. Skirtingai nuo potenciometrų, jie tai daro mažiau energijos praradę. Čia lengviau užtikrinti sklandų reguliavimą, nes bangos pasipriešinimas nėra svarbus – svarbu tik slopinimas. Televizijos kabelių tinkluose slopintuvai pašalina TV įėjimų perkrovą ir leidžia išlaikyti perdavimo kokybę nepriklausomai nuo priėmimo sąlygų.
Būdamas ne pats sudėtingiausias įrenginys, atenuatorius randa plačiausią pritaikymą radijo dažnių grandinėse ir leidžia išspręsti įvairias problemas. Mikrobangų krosnelėje ir optiniuose dažniuose šie įrenginiai yra sukonstruoti skirtingai ir yra sudėtingi pramoniniai įrenginiai.
Panašūs straipsniai:
