Pri razvoju elektronskih vezij je običajno treba rešiti problem ojačevanja signalov - povečanje njihove amplitude ali moči. Toda obstajajo situacije, ko je treba raven signala, nasprotno, oslabiti. In ta naloga ni tako preprosta, kot se zdi na prvi pogled.
Vsebina
Kaj je dušilec in kako deluje
Atenuator je naprava za namerno in običajno zmanjšanje amplitude ali moči vhodnega signala, ne da bi pri tem popačila njegovo obliko.
Načelo delovanja dušilnikov, ki se uporabljajo v radiofrekvenčnem območju - napetostni delilnik z upori ali kondenzatorji. Vhodni signal se porazdeli med upori sorazmerno z uporom. Najenostavnejša rešitev je delilnik dveh uporov. Takšen dušilnik se imenuje L-oblika (v tuji tehnični literaturi - L-oblika). Vsaka stran te neuravnotežene naprave lahko služi kot vhod in izhod.Značilnost G-attenuatorja je nizka raven izgub pri usklajevanju vhoda in izhoda.
Vrste dušilnikov
V praksi se G-attenuator ne uporablja tako pogosto - predvsem za usklajevanje vhodnih in izhodnih uporov. Naprave tipa P (v tuji literaturi Pi - iz latinske črke π) in naprave tipa T se uporabljajo veliko širše za normalizirano dušenje signalov. To načelo vam omogoča ustvarjanje naprav z enako vhodno in izhodno impedanco (po potrebi pa lahko uporabite različne).
Slika prikazuje neuravnotežene naprave. Vir in obremenitev morata biti nanje povezana z neuravnoteženimi linijami - koaksialnimi kabli itd. iz katere koli smeri.
Za uravnotežene linije (sukani par itd.) se uporabljajo uravnotežena vezja - včasih se imenujejo dušilci tipa H in O, čeprav so to le različice prejšnjih naprav.
Z dodajanjem enega (dveh) uporov se dušilniki tipa T- (H-) pretvorijo v premostitvene.
Dušilniki se v industriji proizvajajo v obliki kompletnih naprav s priključki za priklop, lahko pa jih izdelamo tudi na tiskanem vezju kot del splošnega vezja. Uporovni in kapacitivni dušilniki imajo resen plus - ne vsebujejo nelinearnih elementov, kar ne izkrivlja signala in ne vodi do pojava novih harmonikov v spektru in izginotja obstoječih.
Poleg uporovnih obstajajo tudi druge vrste dušilnikov. Široko se uporablja v industrijski tehnologiji:
- mejni in polarizacijski dušilci - na podlagi konstrukcijskih lastnosti valovodov;
- absorbirajoči dušilci - slabljenje signala povzroči absorpcijo moči s posebej izbranimi materiali;
- optični dušilniki;
Te vrste naprav se uporabljajo v mikrovalovni tehnologiji in v frekvenčnem območju svetlobe. Pri nizkih in radijskih frekvencah se uporabljajo atenuatorji na osnovi uporov in kondenzatorjev.
Glavne značilnosti
Glavni parameter, ki določa lastnosti dušilnikov, je koeficient dušenja. Meri se v decibelih. Da bi razumeli, kolikokrat se amplituda signala zmanjša po prehodu skozi dušilno vezje, je treba preračunati koeficient iz decibelov v čase. Na izhodu naprave, ki zmanjša amplitudo signala za N decibelov, bo napetost M-krat manjša:
M=10(N/20) (za moč — M=10(N/10)) .
Povratni izračun:
N=20⋅log10(M) (za moč N=10⋅log10(M)).
Torej, za dušilnik s Kosl \u003d -3 dB (koeficient je vedno negativen, saj se vrednost vedno zmanjša), bo imel izhodni signal amplitudo 0,708 od izvirnika. In če je izhodna amplituda dvakrat manjša od prvotne, potem je Kosl približno enak -6 dB.
Formule so za miselne izračune precej zapletene, zato je bolje uporabiti spletne kalkulatorje, ki jih je na internetu ogromno.
Za nastavljive naprave (stopenjsko ali gladko) so navedene meje nastavitve.
Drug pomemben parameter je valovna impedanca (impedanca) na vhodu in izhodu (lahko sta enaka). Ta upor je povezan s takšno značilnostjo, kot je razmerje stojnih valov (SWR) - pogosto je navedeno na industrijskih izdelkih. Za izključno uporovno obremenitev se ta koeficient izračuna po formuli:
- SWR=ρ/R, če je ρ>R, kjer je R upornost obremenitve in ρ valovna impedanca proge.
- SWR= R/ρ, če je ρ<R.
SWR je vedno večji ali enak 1. Če je R=ρ, se vsa moč prenese na obremenitev. Bolj ko se te vrednosti razlikujejo, večja je izguba.Torej, pri SWR = 1,2 bo 99% moči doseglo obremenitev, pri SWR = 3 - že 75%. Pri priključitvi 75 ohmskega dušilnika na 50 ohmski kabel (ali obratno) je SWR = 1,5 in izguba bo 4%.
Druge pomembne lastnosti, ki jih je treba omeniti:
- delovno frekvenčno območje;
- največja moč.
Pomemben je tudi tak parameter, kot je natančnost - pomeni dovoljeno odstopanje dušenja od nominalne vrednosti. Za industrijske dušilce se lastnosti nanašajo na ohišje.
V nekaterih primerih je pomembna moč naprave. Energijo, ki ni dosegla porabnika, razpršijo dušilni elementi, zato je ključnega pomena preprečiti preobremenitev.
Obstajajo formule za izračun glavnih značilnosti uporovnih dušilnikov različnih izvedb, vendar so okorne in vsebujejo logaritme. Zato za njihovo uporabo potrebujete vsaj kalkulator. Zato je za samoizračun bolj priročno uporabljati posebne programe (tudi na spletu).
Nastavljivi dušilci
Na koeficient dušenja in SWR vpliva vrednost vseh elementov, ki sestavljajo dušilnik, zato ustvarite naprave na podlagi upori z gladko regulacijo parametrov je težko. S spreminjanjem dušenja je potrebno prilagoditi SWR in obratno. Takšne težave je mogoče rešiti z uporabo ojačevalnikov z dobičkom manj kot 1.
Takšne naprave so zgrajene na tranzistorjih oz OU, vendar obstaja problem linearnosti. Ni lahko ustvariti ojačevalnika, ki ne izkrivlja valovne oblike v širokem frekvenčnem območju. Veliko bolj se uporablja stopenjska regulacija - dušilci so povezani zaporedno, njihova oslabitev se sešteje. Tista vezja, ki so potrebna, so ranžirana (kontakti releja itd).Tako dobimo želeni koeficient slabljenja brez spreminjanja valovnega upora.
Obstajajo zasnove naprav za dušenje signala z gladko prilagoditvijo, zgrajene na širokopasovnih transformatorjih (SHPT). Uporabljajo se v amaterski komunikacijski tehnologiji v primerih, ko so zahteve za ujemanje vhoda in izhoda nizke.
Gladko uglaševanje dušilnikov, zgrajenih na valovodih, se doseže s spreminjanjem geometrijskih dimenzij. Optični dušilniki se proizvajajo tudi z gladkim nadzorom dušenja, vendar imajo takšne naprave precej zapleteno zasnovo, saj vsebujejo sistem leč, optičnih filtrov itd.
Območje uporabe
Če ima dušilnik različne vhodne in izhodne upornosti, lahko poleg funkcije dušenja deluje kot naprava za ujemanje. Torej, če morate povezati kabla 75 in 50 ohmov, lahko mednje postavite ustrezno izračunanega in skupaj z normaliziranim dušenjem lahko popravite tudi stopnjo ujemanja.
V sprejemni opremi se uporabljajo dušilci, ki preprečujejo preobremenitev vhodnih vezij z močnim lažnim sevanjem. V nekaterih primerih lahko oslabitev motečega signala, tudi hkrati s šibkim želenim signalom, izboljša kakovost sprejema z zmanjšanjem ravni intermodulacijske motnje.
V merilni tehniki se lahko dušilci uporabljajo kot ločilni elementi - zmanjšajo učinek obremenitve na vir referenčnega signala. Optični atenuatorji se pogosto uporabljajo pri testiranju oddajno-sprejemne opreme za optične komunikacijske linije.Z njihovo pomočjo se modelira dušenje v realni liniji in določijo pogoji in meje stabilne komunikacije.
V avdio tehnologiji se dušilci uporabljajo kot naprave za nadzor moči. Za razliko od potenciometrov to počnejo z manjšo izgubo moči. Tukaj je lažje zagotoviti gladko prilagajanje, saj valovni upor ni pomemben - pomembno je le dušenje. V televizijskih kabelskih omrežjih dušilniki odpravljajo preobremenitev TV vhodov in omogočajo ohranjanje kakovosti prenosa ne glede na pogoje sprejema.
Ker dušilnik ni najbolj zapletena naprava, najde najširšo uporabo v radiofrekvenčnih vezjih in vam omogoča reševanje različnih težav. Pri mikrovalovni in optičnih frekvencah so te naprave drugače zgrajene in so zapletene industrijske enote.
Podobni članki:
