Широкополостные аттенюаторы с двух и трехсекционными линиями передачи и PIN-диодом

Широкополостные аттенюаторы снижают мощность и амплитуду входящего сигнала без нарушения фазовых или частотных характеристик. Устанавливаются на радиопередающую аппаратуру с аналоговыми, аналого-цифровыми интерфейсами.

Конструктивные особенности широкополостных аттенюаторов

Для рассеивания сигнала используются трубчатые поглотители из керамики. Они комплектуются жидкостным охлаждением для отведения тепла. Такое конструктивное исполнение лишает устройства мобильности. Оно предназначается для эксплуатации в стационарном режиме.

Более практичное решение – построение широкополостных аттенюаторов на базе планарных резисторов. Они изготавливаются с использованием пленочной технологии. Основа этих резисторов – бериллиевая керамика. В сочетании с воздушным охлаждением они рассеивают мощность до 250 Вт.

Применение нескольких планарных резисторов в рамках широкополостного аттенюатора позволяет рассеивать больше тепловой мощности. Она распределяется по обширной поверхности. Если в схеме 10 резисторов, то они рассеивают 2кВт мощности при общем сопротивлении 50 Ом. Отказ от жидкостного охлаждения повысило эксплуатационные характеристики устройств.

Планарные резисторы разделены коаксильным кабелем. Для обеспечения электромагнитной совместимости рассеивающие элементы закрыты металлическим экраном.

Широкополостные аттенюаторы на планарных резисторах отличаются следующими эксплуатационными преимуществами:

• небольшая масса;
• компактные размеры;
• конструктивная гибкость;
• простота ремонта из-за быстрого доступа к планарным резисторам.

Но у этого типа широкополостных аттенюаторов есть недостаток. Это ограниченный диапазон рабочих частот.

Эта схема называется дендритной. Она исполняется в сосредоточенном или распределенном виде. Также применяется каскадная схема соединения. Она обеспечивает равномерное рассеивание мощности. При этом каскадный вариант исполнения сложен в производстве.

Поглощение энергии приводит к нагреву устройства. Чем выше температура, тем ниже рассеивающий эффект. Этот фактор нужно учитывать. Для обеспечения эффективной работы устройства можно устанавливать в помещение климатическое оборудование, если температура воздуха в нем выше нормы.

Широкополостные аттенюаторы с двух и трехсекционными линиями передачи и PIN-диодом

Отличаются тем, что дополнительно комплектуются третьей секцией линии передачи. Она индуктивно соединена с первым выводом. Два PIN-диода расположены последовательно друг напротив друга, а первая, вторая и третья секции линии передачи подключены к диодному источнику переменного смещения. Такая компоновка обеспечивает эффективное отражение входящего сигнала.

Широкополосный регулируемый аттенюатор может быть реализован с использованием микрополосковой, полосковой или коаксиальной технологии без использования разделительных конденсаторов постоянного тока или накладных резисторов. При этом обеспечивается максимальное рассеивание в условиях нулевого смещения.

Такая схема содержит трехсекционную последовательно расположенную линию передачи с отдельными PIN-диодами. Они располагаются друг напротив друга, последовательно соединяют концы каждой из двух соседних секций линии передачи. PIN-диоды могут объединяться в разных конфигурациях.

Широкополосный регулируемый аттенюатор в таком исполнении используется в системах, оборудовании для исключения критических повреждений при возникновении неисправностей. Эти устройства устанавливаются на цифровое радиооборудование. Они исключают критические повреждения путем перехода из режима минимального в режим максимального рассеивания энергии.

Регулируемые аттенюаторы устанавливаются в различные электронные устройства. Помимо PIN-диодов они комплектуются следующими компонентами:

• резисторы;
• конденсаторы;
• катушки индуктивности.

Наличие перечисленных компонентов усложняет производство регулируемых аттенюаторов. Компенсируется это существенным повышением отказоустойчивости систем, в которые они интегрируются.

Варианты конструктивного исполнения регулируемых широкополостных аттенюаторов

Устройство состоит из последовательно расположенных секций микрополосковой линии передачи. Они разделены двумя узкими промежутками. В них напротив друг друга размещаются PIN-диоды. Линия передачи на конце, противоположном зазору, соединена клеммой для приема входного сигнала.

Секция линии передачи соединена на концах с PIN-диодами, с источником рассеивания переменного тока и заземлением. В микрополосковой конфигурации заземление обеспечивается через заземляющую площадку с металлизированными сквозными отверстиями. Еще один вариант – заземление на корпус через специальные выводы.

Важно! Независимо от типа используемой схемы (микрополосковая, коаксиальная или полосковая) заземляющая линия должна быть достаточной длины для отвода микроволновой энергии. 

Центральная секция линии передачи изолирована от внешних секций. Еще один способ исполнения – установка приемника с переменным смещением. У него возможно изменение полярности. При этом полярность PIN-диодов должна быть обратной.

Возможно использование микрополосковых резисторов. Они работают совместно с балластными резисторами, которые размещаются на концах линии передачи. Также аттенюаторы в таком исполнении комплектуются резистором смещения.

Балластные резисторы (зачастую их 2) обладают низким сопротивлением (около 10 Ом). Они последовательно подключены к PIN-диодам. Они компенсируют изменение характеристик прямого смещения. Это обеспечивает равномерное распределение тока. Резистор смещения (его сопротивление зачастую составляет 100 Ом) увеличивает внутреннее сопротивление схемы, защищает от перегрузок.

Высокую отказоустойчивость обеспечивают широкополостные аттенюаторы, которые комплектуются PIN-диодами AT&T WE типа 811A с микрополосковой линией шириной 0,48 мм на подложке из оксида алюминия. Высокая устойчивость к отказам из-за перегрузок обеспечивается за счет того, что максимальное затухание (около 30 Дб) происходит при нулевом смещении.

Важно! Если в рассмотренной выше компоновке используются PIN-диоды другого типа, то и характеристики устройства меняются.

Некоторые широкополостные аттенюаторы комплектуются волноводами для частотной фильтрации. Это означает, что и один PIN-диод рассеивает энергию, но с некоторым ухудшением характеристик.

Принцип работы регулируемых широкополостных аттенюаторов

При изменении тока меняется импеданс моста. Так обеспечивается полное рассеивание или пропуск энергии. Если импеданс моста находится между условиями разомкнутой цепи и короткого замыкания, входная микроволновая энергия будет частично отражаться и частично передаваться. При правильной регулировке рассеивания PIN-диодов, входной коэффициент отражения может изменяться в широком динамическом диапазоне.

Покупайте широкополостные аттенюаторы, которые соответствуют международным стандартам. Это гарантия повышения отказоустойчивости цифрового оборудования, надежной защиты от перепадов мощности входящего сигнала. Использование сертифицированных устройств сэкономит деньги, время на ремонте.