ÎNTREBĂRI FRECVENTE: Ce sunt atenuatoarele?

De Mark Blackwood, manager de produs pentru componente pasive la Pasternack

Atenuatoarele sunt componente electrice concepute pentru a reduce amplitudinea unui semnal care trece prin componentă, fără a degrada semnificativ integritatea semnalului respectiv. Ele sunt utilizate în aplicații RF și optice. Atenuatoarele RF sunt utilizate în general în circuitele electronice, în timp ce atenuatoarele optice sunt utilizate în fibrele optice. Există, în esență, șase tipuri diferite de modele RF: fix, în trepte, continuu variabil, programabil, cu polarizare în c.c. și cu blocare în c.c..

Specificațiile cheie ale unui atenuator care trebuie luate în considerare includ atenuarea măsurată în decibeli (dB), gama de frecvențe (MHz), capacitatea de gestionare a puterii (W) și impedanța (Ohmi).

Atenuatoare fixe

Atenuatoarele constau, de obicei, dintr-o rețea rezistivă care permite disiparea căldurii cu o anumită viteză. Există câteva configurații de bază – configurația „T”, configurația „L” și configurația „pi”. Aceste configurații stabilite au deja ecuații stabilite și valori ale rezistențelor care pot fi utilizate pentru a obține impedanța caracteristică (Z0) pe o gamă de frecvențe și sunt cunoscute și ca atenuatoare dezechilibrate cu circuite asimetrice. Versiunea echilibrată sau cu circuit simetric a atenuatorului „T” este cunoscută sub numele de configurația „H”, iar versiunea echilibrată a atenuatorului Pi este cunoscută sub numele de configurația „O”.

Atenuatoarele fixe sunt setate la o atenuare fixă și neschimbătoare prin aceste rețele rezistive. Ele sunt plasate în traseele de semnal pentru a diminua puterea transmisă. Ele pot fi de tip montare pe suprafață, ghid de undă sau coaxial. În funcție de aplicație, un atenuator poate fi direcțional sau bidirecțional. Un semnal poate merge doar de la intrare la ieșire într-un atenuator direcțional și poate călători în ambele sensuri într-un atenuator bidirecțional. În cazul unui atenuator pe bază de cip, o rezistență este dezvoltată prin diverse materiale depuse pe un substrat termoconductor și, în funcție de proces – peliculă groasă sau peliculă subțire -, dimensiunile fizice și materialul utilizat vor da o anumită valoare a rezistenței. O rezistență variabilă continuă a atenuatorului poate fi obținută, de asemenea, prin aranjarea unui ansamblu de tije rezistive și discuri rezistive; cu toate acestea, multe sunt construite folosind cipuri.

Atenuator în trepte

Atenuatoarele în trepte sunt în mod fundamental atenuatoare fixe, deoarece sunt încă componente pasive care cuprind diverse rețele rezistive pentru a genera o anumită atenuare. Valoarea atenuării poate fi selectată pe baza unui buton manual sau a rotirii unui comutator rotativ. Atenuatoarele în trepte, spre deosebire de atenuatoarele variabile, pot genera o valoare de atenuare doar pe baza unor trepte prealocate. De exemplu, un atenuator în trepte cu buton de apăsare poate merge de la 0 la 45,5 dB și, în funcție de dispunerea butoanelor, poate fi mărit în trepte de 0,5 dB.

Atenuatoare cu variație continuă
Atenuatoarele cu variație continuă pot fi reglate manual pentru a produce orice valoare de atenuare în cadrul unui interval și al unei rezoluții specificate. Într-un atenuator activ continuu variabil, rețelele de rezistențe care se găsesc în atenuatoarele fixe și în atenuatoarele în trepte au fost înlocuite cu elemente de stare solidă, cum ar fi tranzistoarele cu efect de câmp cu semiconductori cu oxizi metalici (MOSFET) sau diodele PIN. O anumită atenuare poate fi modificată cu o rezoluție mai mare prin controlul tensiunii pe FET sau al curentului pe diodă, decât în cazul rețelelor rezistive pasive. Atenuarea poate fi controlată manual sau electronic cu un motor pentru a menține o anumită atenuare.

Atenuator programabil
Atenuatorul programabil, cunoscut și sub numele de atenuator digital în trepte, este o componentă controlată de o tensiune externă. Această comandă externă este, în general, comandată de un calculator. Acestea sunt adesea controlate prin intrări logice cu tranzistor-transistor (TTL), iar dimensiunile treptelor sunt de obicei 1, 2, 4, 8, 16 și 32. Atenuatoarele controlate prin TTL au un nivel logic de „0” atunci când tensiunea aplicată la un anumit atenuator este mai mică de 1 V și un nivel logic de „1” atunci când tensiunea aplicată este de obicei de 3 V sau mai mare. Aceste niveluri logice controlează comutatoarele cu un singur pol, cu două rotiri (SPDT) care conectează diferitele atenuatoare într-un traseu de semnal care produce o atenuare dorită. În domeniul atenuatoarelor programabile, există, de asemenea, modele controlate prin USB pentru a simplifica cuplarea de la atenuator la computer. Adesea, acestea sunt împachetate cu un software stabilit, pentru a avea un control ușor de activat al dispozitivului.

Atenuator de trecere a curentului continuu
Atenuatoarele de polarizare în curent continuu, cunoscute și sub numele de atenuatoare de trecere a polarizării în curent continuu, trec curentul continuu în timp ce atenuează și semnalul RF. În general, acestea au o capacitate la intrarea și la ieșirea atenuatorului care blochează trecerea curentului continuu peste el, dar permite semnalului RF să treacă – semnalul de curent continuu ocolește atenuatorul printr-o altă cale spre ieșire.

Atenuatoare de blocare a curentului continuu
Atenuatoarele de blocare a curentului continuu sunt similare cu modelele de polarizare a curentului continuu prin faptul că blochează semnalul de curent continuu; diferența constă în faptul că curentul continuu este complet blocat fără o ieșire care să ajungă la ieșirea componentei. Blocul de c.c. poate fi plasat în serie cu conductorul central, cunoscut și sub numele de „bloc de c.c. interior” – poate fi plasat, de asemenea, în serie cu conductorul exterior, care este cunoscut sub numele de „bloc de c.c. exterior”. Există, de asemenea, atenuatoare cu blocaj de c.c. cu blocuri de c.c. atât interioare cât și exterioare.

Atenuatoare cu ghid de undă

Atenuatoarele de ghid de undă vor atenua un semnal RF într-un sistem de ghid de undă; acest lucru se realizează de obicei prin aplicarea unei pelicule rezistive în centrul ghidului de undă. Un atenuator de ghid de undă cu variație continuă utilizează de obicei un șurub pentru a regla acest material rezistiv de la o parte a peretelui ghidului de undă la centru; în acest caz, materialul rezistiv este modelat pentru a produce o variație liniară a atenuării. Unele modele de ghid de undă permit utilizatorului să introducă manual o valoare, folosind un cadran, pentru a obține o atenuare specifică. Acest lucru simplifică procesul prin eliminarea etapei de reglare a șurubului într-un atenuator de ghid de undă cu variație continuă și prin faptul că trebuie să se măsoare atenuarea până când se atinge valoarea dorită.

Atenuatoare optice
Atenuatoarele optice atenuează undele luminoase în loc de undele electronice, astfel încât acest atenuator funcționează de obicei ca o componentă care absoarbe sau disipează lumina. La fel ca în cazul modelelor RF, există mai multe tipuri de modele optice concepute special pentru o aplicație. Atenuatoarele optice fixe utilizează de obicei fibre dopate sau îmbinări decalate pentru a dispersa lumina. Atenuatoarele optice variabile sunt similare atenuatoarelor variabile RF și atenuatoarelor programabile în trepte, în sensul că pot fi controlate manual sau electronic pentru a produce o atenuare specifică.

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