VANLIGA FRÅGOR: Vad är dämpare?

av Mark Blackwood, produktchef för passiva komponenter på Pasternack

Dämpare är elektriska komponenter som är utformade för att reducera amplituden av en signal som passerar genom komponenten, utan att avsevärt försämra signalens integritet. De används i RF- och optiska tillämpningar. RF-dämpare används i allmänhet i elektroniska kretsar, medan optiska dämpare används i fiberoptik. Det finns i huvudsak sex olika typer av RF-konstruktioner: fasta, stegvisa, kontinuerligt variabla, programmerbara, DC-bias och DC-blockering.

De viktigaste specifikationerna för en dämpare att ta hänsyn till är dämpningen mätt i decibel (dB), frekvensområde (MHz), effekthantering (W) och impedans (Ohm).

Fasta dämpare

Attenuatorer består vanligtvis av ett resistivt nätverk som tillåter värme att avledas med en viss hastighet. Det finns några grundläggande layouter – T-konfigurationen, L-konfigurationen och pi-konfigurationen. Dessa etablerade layouter har redan fastställda ekvationer och motståndsvärden som kan användas för att ge den karakteristiska impedansen (Z0) över ett antal frekvenser, och de är också kända som obalanserade dämpare med asymmetriska kretsar. Den balanserade eller symmetriska kretsversionen av T-dämparen kallas H-konfigurationen och den balanserade versionen av Pi-dämparen kallas O-konfigurationen.

Fasta dämpare är inställda på en fast och oföränderlig dämpning genom dessa resistansnätverk. De placeras i signalvägar för att minska den överförda effekten. De kan vara ytmonterade, vågledare eller koaxiala typer. Beroende på tillämpningen kan en dämpare vara riktad eller dubbelriktad. En signal kan endast gå från ingång till utgång i en riktad dämpare och kan gå åt båda hållen i en dubbelriktad dämpare. För en chipbaserad dämpare utvecklas ett motstånd genom olika material som deponeras på ett värmeledande substrat, och beroende på processen – tjockfilm eller tunnfilm – kommer de fysiska dimensionerna och det använda materialet att ge ett visst motståndsvärde. Ett kontinuerligt variabelt dämpningsmotstånd kan också åstadkommas genom att arrangera en sammansättning av resistiva stavar och resistiva skivor; ändå byggs många av dem med hjälp av chip.

Stegdämpare

Stegdämpare är i grunden fasta dämpare, eftersom de fortfarande är passiva komponenter som består av olika resistiva nätverk för att generera en viss dämpning. Dämpningsvärdet kan väljas med hjälp av en manuell tryckknapp eller genom att vrida på en roterande omkopplare. Stegdämpare kan, till skillnad från variabla dämpare, endast generera ett dämpningsvärde baserat på i förväg tilldelade steg. Till exempel kan en stegdämpare med tryckknapp gå från 0 till 45,5 dB och, beroende på hur knapparna är placerade, öka i steg om 0,5 dB.

Kontinuerligt variabla dämpare
Kontinuerligt variabla dämpare kan ställas in manuellt för att ge ett valfritt dämpningsvärde inom ett specificerat intervall och upplösning. I en aktiv kontinuerligt variabel dämpare har de motståndsnätverk som finns i fasta dämpare och stegdämpare ersatts med fasta element som t.ex. metalloxidhalvledarfälteffekttransistorer (MOSFET) eller PIN-dioder. En viss dämpning kan varieras med högre upplösning genom att styra spänningen över FET:n eller strömmen över dioden än med passiva resistansnätverk. Dämpningen kan styras manuellt eller elektroniskt med en motor för att bibehålla en viss dämpning.

Programmerbar dämpare
Den programmerbara dämparen, även känd som en digital stegdämpare, är en komponent som styrs av en extern spänning. Denna externa styrning är i allmänhet datorstyrd. De styrs ofta av TTL-ingångar (transistor-transistorlogik) och stegstorlekarna är vanligtvis 1, 2, 4, 8, 16 och 32. De TTL-styrda dämparna har logiknivån ”0” när spänningen vid en viss dämpare är mindre än 1 V och logiknivån ”1” när spänningen är typiskt 3 V eller högre. Dessa logiska nivåer styr SPDT-omkopplare (single-pole, double-throw) som ansluter de olika dämparna i en signalväg som ger en önskvärd dämpning. När det gäller programmerbara dämpare finns det också USB-styrda konstruktioner för att förenkla kopplingen mellan dämpare och dator. Ofta är de paketerade med etablerad programvara, för att ha lätt aktiverad kontroll av enheten.

Dc passing attenuator
DC bias attenuators även kända som dc bias passing attenuators, passerar dc samtidigt som de också dämpar RF-signalen. De har i allmänhet en kapacitans på dämparens ingång och utgång som blockerar dc från att passera över den, men låter RF-signalen passera – dc-signalen passerar förbi dämparen genom en annan väg till utgången.

Dc-blockerande dämpare
DC-blockerande dämpare liknar dc-bias-konstruktioner i det avseendet att de blockerar dc-signalen, men skillnaden är att dc-signalen blockeras helt och hållet utan att det finns ett uttag som går till komponentens utgång. DC-blockeringen kan placeras i serie med mittledaren, även känd som en ”inre DC-blockering” – den kan också placeras i serie med den yttre ledaren, vilket är känt som en ”yttre DC-blockering”. Det finns också dc-blockerande dämpare med både inre och yttre dc-block.

Vågledardämpare

Vågledardämpare dämpar en RF-signal i ett vågledarsystem; detta åstadkoms vanligen genom att en resistiv film fästs i mitten av vågledaren. En kontinuerligt variabel vågledardämpare använder vanligtvis en skruv för att justera detta resistiva material från den ena sidan av vågledarväggen till mitten; i detta fall är det resistiva materialet format för att ge en linjär variation i dämpningen. Vissa vågledarkonstruktioner gör det möjligt för användaren att manuellt ange ett värde med hjälp av en ratt för att erhålla en specifik dämpning. Detta förenklar processen genom att skära bort steget att justera skruven i en kontinuerligt variabel vågledardämpare och behöva mäta dämpningen tills det önskade värdet uppnås.

Optiska dämpare
Optiska dämpare dämpar ljusvågor i stället för elektronvågor, så denna dämpare fungerar vanligtvis som en komponent som absorberar eller avleder ljus. I likhet med RF-konstruktioner finns det flera typer av optiska konstruktioner som är särskilt utformade för en tillämpning. Fasta optiska dämpare utnyttjar vanligtvis dopade fibrer eller förskjutna skarvar för att sprida ljuset. Variabla optiska dämpare liknar RF-variabla dämpare och programmerbara stegdämpare, eftersom de kan styras manuellt eller elektroniskt för att ge en specifik dämpning.

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