OFTE STILLEDE SPØRGSMÅL: Hvad er dæmpere?

Af Mark Blackwood, produktchef for passive komponenter hos Pasternack

Attenuatorer er elektriske komponenter, der er designet til at reducere amplituden af et signal, der passerer gennem komponenten, uden at signalets integritet forringes væsentligt. De anvendes i RF- og optiske applikationer. RF-dæmpere anvendes generelt i elektroniske kredsløb, mens optiske dæmpere anvendes i fiberoptik. Der findes grundlæggende seks forskellige typer RF-designs: faste, trinvise, kontinuerligt variable, programmerbare, dc bias og dc blokering.

Nøglespecifikationer for en dæmpning, der skal tages i betragtning, omfatter dæmpningen målt i decibel (dB), frekvensområde (MHz), effektstyring (W) og impedans (ohm).

Faste dæmpere

Attenuatorer består typisk af et resistivt netværk, der tillader varmeafledning med en vis hastighed. Der findes et par grundlæggende layouts – “T”-konfigurationen, “L”-konfigurationen og “pi”-konfigurationen. Disse etablerede layouts har allerede faste ligninger og modstandsværdier, der kan bruges til at give den karakteristiske impedans (Z0) over en række frekvenser, og de er også kendt som ubalancerede dæmpere med asymmetriske kredsløb. Den afbalancerede eller symmetriske kredsløbsversion af T-dæmperen er kendt som H-konfigurationen, og den afbalancerede version af Pi-dæmperen er kendt som O-konfigurationen.

Fikserede dæmpere er indstillet på en fast og uforanderlig dæmpning ved hjælp af disse modstandsnetværk. De er placeret i signalveje for at mindske den transmitterede effekt. De kan være overflademonterede, waveguide- eller koaksialtyper. Afhængigt af anvendelsen kan en dæmpningsdæmper være retningsbestemt eller tovejsbestemt. Et signal kan kun gå fra indgang til udgang i en retningsbestemt dæmper, mens det kan gå begge veje i en tovejsdæmper. For en chipbaseret dæmper udvikles en modstand gennem forskellige materialer, der deponeres på et termisk ledende substrat, og afhængigt af processen – tyk film eller tynd film – vil de fysiske dimensioner og det anvendte materiale alle give en bestemt modstandsværdi. En kontinuerlig variabel dæmpningsmodstand kan også opnås ved at arrangere en samling af resistive stænger og resistive skiver; mange er dog stadig bygget ved hjælp af chips.

Strømpedæmper

Step-dæmpere er grundlæggende faste dæmpere, da de stadig er passive komponenter, der omfatter forskellige resistive netværk for at generere en bestemt dæmpning. Dæmpningsværdien kan vælges ved hjælp af en manuel trykknap eller ved at dreje på en drejekontakt. Trinformede dæmpere kan i modsætning til variable dæmpere kun generere en dæmpningsværdi baseret på på forhånd tildelte trin. F.eks. kan en trykknap-trinsdæmper gå fra 0 til 45,5 dB og, afhængigt af knappernes placering, øges i trin på 0,5 dB.

Kontinuerligt variable dæmpere
Kontinuerligt variable dæmpere kan justeres manuelt for at give en hvilken som helst dæmpningsværdi inden for et bestemt område og en bestemt opløsning. I en aktiv kontinuerligt variabel dæmpning er de modstandsnetværk, der findes i faste dæmpere og trin-dæmpere, blevet erstattet af faststofelementer som f.eks. metaloxidhalvleder-felteffekttransistorer (MOSFET’er) eller PIN-dioder. En bestemt dæmpning kan varieres med større opløsning ved at regulere spændingen over FET’en eller strømmen over dioden end med passive modstandsnetværk. Dæmpningen kan styres manuelt eller elektronisk med en motor for at opretholde en bestemt dæmpning.

Programmerbar dæmpning
Den programmerbare dæmpning, også kendt som en digital trin-dæmpning, er en komponent, der styres af en ekstern spænding. Denne eksterne styring er generelt computerstyret. De styres ofte af transistor-transistor-logiske (TTL) indgange, og trinstørrelserne er typisk 1, 2, 4, 8, 16 og 32. De TTL-styrede dæmpere har et logisk niveau på “0”, når den tilførte spænding ved en bestemt dæmpere er mindre end 1 V, og et logisk niveau på “1”, når den tilførte spænding typisk er 3 V eller højere. Disse logiske niveauer styrer SPDT-switche (single-pole, double-throw), der forbinder de forskellige dæmpere i en signalvej, der giver en ønskelig dæmpning. Inden for programmerbare dæmpere findes der også USB-styret design, som forenkler forbindelsen mellem dæmpere og computer. Ofte er de pakket med etableret software for at have let aktiveret kontrol af enheden.

Dc passing attenuator
DC bias attenuators også kendt som dc bias passing attenuators, passerer dc, mens de også dæmper RF-signalet. De har generelt en kapacitans på ind- og udgang af dæmperen, der blokerer dc fra at passere over den, men lader RF-signalet passere – dc-signalet omgår dæmperen via en anden vej til udgangen.

Dc-blokerende dæmpere
DC-blokerende dæmpere ligner dc-bias-designs, idet de blokerer dc-signalet; forskellen er, at dc-signalet er fuldstændig blokeret, uden at der går en udgang til komponentens udgang. DC-blokken kan placeres i serie med midterlederen, også kendt som en “indre DC-blokering” – den kan også placeres i serie med yderlederen, hvilket er kendt som en “ydre DC-blokering”. Der findes også dc-blokerende dæmpere med både indre og ydre dc-blokke.

Waveguide-dæmpere

Vaveguide-dæmpere dæmper et RF-signal i et bølgeledersystem; dette opnås typisk ved at anbringe en resistiv film i midten af bølgelederen. En kontinuerligt variabel bølgelederdæmper anvender typisk en skrue til at justere dette resistive materiale fra den ene side af bølgeledervæggen til midten; i dette tilfælde er det resistive materiale formet til at give en lineær variation i dæmpningen. Nogle bølgelederkonstruktioner giver brugeren mulighed for at indtaste en værdi manuelt ved hjælp af en drejeknap for at opnå en bestemt dæmpning. Dette forenkler processen ved at fjerne det trin, hvor man skal justere skruen i en kontinuerligt variabel bølgelederdæmper og måle dæmpningen, indtil den ønskede værdi er nået.

Optiske dæmpere
Optiske dæmpere dæmper lysbølger i stedet for elektronbølger, så denne dæmper fungerer typisk som en komponent, der absorberer eller afbøjer lys. I lighed med RF-designs er der flere former for optiske designs, der er specielt designet til en applikation. Faste optiske dæmpere udnytter typisk doterede fibre eller offset-splejsninger til at sprede lyset. Variable optiske dæmpere ligner RF-variable dæmpere og programmerbare trin-dæmpere, idet de kan styres manuelt eller elektronisk for at opnå en bestemt dæmpning.

1. http://www.radio-electronics.com/info/rf-technology-design/attenuators/rf-attenuators-basics-tutorial.php
2. http://www.microwaves101.com/encyclopedias/441-switchable-attenuators-microwave-encyclopedia-microwaves101-com#digital
3. http://www.electronics-tutorials.ws/attenuators/attenuator.html
4. http://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-1/attenuators/
5. http://www.microwaves101.com/encyclopedias/variable-attenuators
6. http://www.rfcafe.com/references/electrical/ew-radar-handbook/attenuators-filters-dc-blocks-attenuators.htm
7. https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_attenuator
8. https://www.nanog.org/meetings/nanog48/presentations/Sunday/RAS_opticalnet_N48.pdf
9. https://www.equipland.com/objects/catalog/product/extras/6234_Jdsu%20Attenuator.pdf
10. http://www.electronics-tutorials.ws/attenuators/attenuator.html
11. http://www.pasternack.com/attenuators-category.aspx
12. http://www.rfwireless-world.com/Terminology/waveguide-microwave-attenuator.html