Аттенюаторы и нагрузки, их классификация и назначение
Разработка систем передачи сигнала не всегда требует усиления мощности сигнала. Часто нужно его ослабления, что делается с помощью аттенюаторы. Это устройства пассивного типа, которые без искажения формы сигнала поступательно, фиксировано или плавно снижает его мощность или амплитуду. Они предупреждают перегрузку оборудования, размещаются в стойках и шкафах.
Классификация и назначение
Устройства для ослабления сигнала применяются в магистральных, локальных сетях. Кроме того, они используются для определения чувствительности приемников, калибровки измерителей мощности. Они делятся на те, которые снижают сигнал на фиксированную величину, с возможностью ее регулирования.
Аттенюаторы производятся в виде готовых к использованию устройств или исполняются на печатной плате в рамках общей схемы. Они бывают резистивными и емкостными. В них ослабление сигнала осуществляется делителями одноименной конструкции. Их преимущество – отсутствие искажения сигнала из-за отсутствия нелинейных компонентов.
Готовые к использованию устройства обладают следующими преимуществами:
- низкий показатель обратного отражения;
- надежностью, выдерживают интенсивную эксплуатацию;
- стабильность снижения сигнала;
- простота использования, небольшие размеры;
- широкий диапазон рабочих температур. Он варьируется от -70º до +70º C.
Помимо резистивных и емкостных производятся предельные аттенюаторы. Они работают на основе волноводов, отражают сигнал, а не поглощают его. Отличаются простым устройством, но применяются редко.
Также используются такие типы устройств, как:
- Оптические – это симплексные шнуры.
- Поглощающие – сигнал ослабляется за счет поглощения специально подобранными материалами. Для этого используется фарфор, стекло;
- Разделяющие мощность. Для этого используются разветвители.
Предельные или поляризационные, поглощающие аттенюаторы используются в технике. Они отличаются по конструктивному устройству, основаны на конденсаторах и резисторах.
Фиксированные
Ослабление сигнала осуществляется с помощью воздушного зазора между волокнами в коннекторах. Конструкция этого типа устройств обеспечивает взаимозаменяемость. Они обеспечивают затухание на фиксированную величину. Поэтому они так называются.
Оптические
В зависимости от принципа действия, конструкции делятся на разветвители, изоляторы и вентили. Последние 2 типа обеспечивают прохождение света в одном направлении, обеспечивают его поступательное затухание, не пропускают его обратно. В основе их работы лежит магнитооптический эффект Фарадея.
Переменные
Воздушный зазор изменяется с помощью резьбового соединения. Присоединительные разъемы обеспечивают взаимозаменяемость. Диапазон регулировки затухания сигнала варьируется от 0 до 50 дБ. Точность регулирования составляет 0,5 дБ.
Поляризационные
Состоит из круглого волновода с двумя переходами на прямоугольное сечение (на входе и выходе). Внутри него размещаются поглощающие пластины. Свет при входе проецируется на них, преобразуется в тепловую энергию и рассеивается.
Характеристики аттенюаторов
Предельные аттенюаторы при определенном конструктивном исполнении снижают мощность сигнала на значение меньшее 10 дБ. Максимальное ослабление достигает 140 дБ. При выполнении измерений точность поглощающих устройств составляет 0,1 дБ, а предельных, – 0,05 дБ.
Классификация аттенюаторов по схеме устройства
Наиболее простая схема устройства – разделение сигнала двумя резисторами. Она еще называется Г-образной. Для входа, выхода сигнала используется любая сторона. Преимущество схемы – минимизация потерь. Но она используется редко.
Т-образные и П-образные схемы позволяют создавать компоненты с одинаковым сопротивлением на входе и выходе. К ним подключаются несимметричные линии или коаксиальные кабели. Н-образные и Т-образные схемы при добавлении 1, 2 резисторов становятся мостовыми симметричного и несимметричного типа.
Расчет коэффициента ослабления
Это показатель рассчитывается в децибелах (дБ). Он переводится в разы, если нужно понять кратность снижения мощности сигнала. Для регулируемых устройств указывается диапазон настройки. Расчет производится по формулам, но специальные калькуляторы ускоряют процесс, упрощают задачу.
Эффект ослабления, затухания описывается с точки зрения обратных потерь. Они равны удвоенному затуханию. Например, в случае с аттенюатором на 20 дБ возвратные потери составляют 40 дБ, или в два раза больше, чем затухание. Это связано с тем, что входящий сигнал проходит через площадку, а отраженный проходит обратно через нее. Так эффект затухания удваивается.
Простые аттенюаторы используются там, где волновые сопротивления на входе и выходе равны. Резистивные согласующие площадки используются для согласования импедансов или волновых сопротивлений. Они рассчитываются на минимальные потери или на потери, превышающие минимальный показатель. Согласующая прокладка не может рассчитываться на потери, превышающие минимальные.
Для согласования импеданса 75 Ом с волновым сопротивлением 50 Ом используется контактная площадка с минимальными потерями или с большими потерями. Минимум для такого согласующего компонента составляют 5,7 дБ.
Вот расчет для аттенюатора, рассчитанного на полное сопротивление системы 50 Ом и затухание 20 дБ. Аттенюатор сглаживает любые скачки импеданса (волнового сопротивления). Чем больше аттенюация, тем выше степень невосприимчивости к изменениям.
Если порт B оставить открытым, импеданс составит 51 Ом. Если между портом A и землей произойдет короткое замыкание, полное сопротивление порта B будет равно 49 Ом. КСВ (Коэффициент стоячей волны) в любом случае составляет 50 ÷ 49 = 1,02:1 или 51 ÷ 50 = 1,02:1. Если импеданс 50 Ом подключен от порта А к земле, импеданс на порте В составит 50 Ом.
Компания «ACS» предлагает купить оптом, в розницу сертифицированные аттенюаторы, произведенные в Европе и США. В каталоге представлены устройства разных типов, компоновки. Предлагаем заказчикам выгодные цены, комфортные условия сотрудничества.