Что такое аттенюатор, принцип его работы и где применяется

Классификация и разновидности

Специалисты выделяют несколько ключевых характеристик, позволяющих разделить устройства на несколько типов. Вот самые распространенные параметры:

• Напряжение и мощность аттенюатора.
• Частотный диапазон.
• Разновидность применяемых в конструкции элементов.
• Итоговое количество уровней выходного сигнала.

По уровню напряжения выделяют низковольтные и высоковольтные устройства. По рабочему частотному диапазону от постоянного тока до светового сигнала. Разновидности использованных элементов очень разнятся: от простых по конструкции катушек, конденсаторов и резисторов до более сложных оптоволоконных приборов или СВЧ.

В процессе эксплуатации важно регулярно проводить поверку аттенюаторов, ведь только полностью исправный прибор защитит приемник от серьезных перегрузок. В ассортименте специализированных магазинов можно встретить специальные универсальные устройства, у которых предусмотрен фиксированный показатель затухания. Не меньшей популярностью пользуются и регулируемые аналоги, где пользователь выставляет рабочие параметры самостоятельно

Не меньшей популярностью пользуются и регулируемые аналоги, где пользователь выставляет рабочие параметры самостоятельно.

• Ключевой элемент конструкции аттенюатора с фиксированным показателем затухания воздушный зазор, легированный светодиод или стеклянный фильтр. Опытный специалист легко сделает специальные изгиб для оптического светодиода передающего кабеля. Такая разновидность чаще всего монтируется в корпуса розеток.
• Аттенюаторы с регулируемым затуханием применяются для корректной работы измерительного оборудования. Установить необходимые параметры можно двумя способами: внесением механических поправок в воздушный зазор или воздействием только на ту часть кабеля, которая отвечает за передачу сигнала.

Для удобства производители используют маркировки, позволяющие быстро классифицировать используемое устройство. Вот несколько популярных категорий:

• Модели, принцип работы которых основан на дискретных радиоэлементах.
• Эталонные устройства и поверочные установки.
• Аттенюаторы с поглощением энергии.
• Поляризационные модели.
• Устройства, управляемые в электронном режиме.
• Предельные устройства.

Важно! Эталонные и поверочные модели нашли применение в работе экспертов, которые отвечают за проведение метрологической оценки используемых на практике аттенюаторов. Предельные устройства защищают от прохождения через систему сигналов, у которых частота ниже допустимого предела

Основные типы

Производители привыкли использовать специальную расшифровку чисел, чтобы можно было быстро определить назначение аттенюаторов:

• Продукты, поглощающие энергию.
• Поляризационный.
• Калибровочное оборудование и эталонные устройства.
• Аттенюаторы с электронным управлением.
• Предельные модели.
• Агрегаты на основе дискретных радиоэлементов.

Поверочная и эталонная продукция активно используется специалистами для качественной метрологической оценки действующих аттенюаторов. Ограниченные модели предотвращают прохождение сигналов ниже заданной частоты через волноводную систему.

Практически все агрегаты, кроме стационарных, легко управляются с помощью различных электронных схем, неоднократно проверенных в лабораторных условиях. Такие изделия просто незаменимы в тех случаях, когда ручная регулировка по каким-либо причинам остается недоступной.

11.3. Перестраиваемые оптические аттенюаторы

Обычно различают три типа оптических перестраиваемых аттенюаторов: дискретно-перестраиваемые, непрерывно-перестраиваемые и комбинированные, где дискретный переключатель обычно выполняет роль полного подавления входящего сигнала. Все аттенюаторы как правило широкополосные.

К регулируемым оптическим аттенюаторам, предназначенным для измерительных целей, предъявляются более жесткие требования и по уровню обратных отражений, и по точности установки обратных отражений, и по точности установки ослабления. Это связано с тем, что данные устройства должны обеспечивать заданный уровень ослабления, оказывая минимальное влияние на измерительную цепь. Как правило, такие устройства основаны на относительном перемещении оптических компонентов на пути прохождения светового излучения, например, оптических призм, с тем, чтобы обеспечить требуемый уровень вносимых ими потерь. На рисунке 11.2 представлена функциональная схема такого аттенюатора, где для достижения высокой точности и простоты управления используется микропроцессор .

Основными характеристиками оптических аттенюаторов являются отражение, вносимые потери, линейность, а также повторяемость установленных значений ослабления в заданном динамическом диапазоне регулирования затухания, при этом:

— затухание отраженного сигнала, или коэффициент отражения, определяется с помощью источника излучения и измерителя отраженного сигнала в строгом соответствии с международными рекомендациями EIA-TIA (FOTP 107);

— вносимые потери определяются по значению мощности источника излучения, измеренному  с помощью измерителя мощности, подключенного вначале непосредственно к источнику излучения, а затем к аттенюатору, установленному в режим минимального ослабления. В результате световое излучение источника передается через калибруемый аттенюатор, и полученное значение мощности вновь измеряется;

— линейность характеристики преобразования аттенюатора определяется в заданном диапазоне ослабления, используя высокостабильный  DFB источник излучения и измеритель мощности с высокой линейностью характеристики преобразования. Расхождение между установленным значением ослабления и показанием измерителя мощности соответствует абсолютной погрешности линейности аттенюатора во всем диапазоне изменения ослабления;

— повторяемость значений ослабления определяется путем изменения последних от предыдущего значения к новому значению и обратно, во всем диапазоне изменения ослабления.

Сравнительные характеристики перестраиваемых оптических аттенюаторов приведены в таблице11.1.

Таблица 11.1 – Сравнительные характеристики перестраиваемых оптических аттенюаторов

Модель	Производитель	Вносимые потери, дБ	Разре шение, дБ	Параметр отражения, дБ	Диапазон затухания дБ	Условия работы, С	Габариты, мм	Вес, г
FVA-60B	EXFO	≤2,00	н/д	н/д	2 … 70	-10… +50	220x115x50	2500
19XT	Photodyne	≤3,5	0,1	-35	3,5 … 70	0 … +40	73x40x29	1500
330A 338A	RIFOCS	≤1,25 ≤1,25	0,1 0,1	≤-40 ≤-55	1,25 … 35 1,25 … 35	-15… +60 -15… +60	72x142x35 72x142x35	310 310
OLA-25 OLA-25	W&G	≤3,00 ≤2,00	0,1 0,1	≤-30 ≤-42	3 … 60 2 … 65	-10… +60 -10… +60	98x68x180 98x68x180	800 800
780ZA	н/д	≤3,5	0,1	≤-40	н/д	0… +40	90х175х46	550
ST Var Att	«Перспек- тивные техноло- гии»	н/д	н/д	≤-60	н/д	н/д	н/д	н/д
SVA 4	NOYES	< 1,5	н/д	≤-50	н/д	-10… +55	140x70x30	168
5404A/B	FOD	< 2,5	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д

Контрольные вопросы 1. Для чего предназначен аттенюатор? 2. Какие типы аттенюаторов Вы знаете? 3. Назовите области применения аттенюаторов. 4. На каком принципе основана работа переменного оптического аттенюатора? 5. Чем обусловлено первоначальное остаточное затухание переменного оптического аттенюатора? 6. Перечислите основные параметры постоянных и переменных аттенюаторов.

Практическое применение аттенюатора

Аттенюаторы находят широкое практическое применение во многих областях, связанных с электроникой и радиотехникой. Вот несколько примеров использования аттенюаторов:

1. Радиосвязь и телекоммуникации. В радиосвязи и телекоммуникациях аттенюаторы используются для ослабления сигналов при передаче информации на большие расстояния. Они позволяют подавить помехи и снизить уровень шума, что повышает качество связи.
2. Лабораторные эксперименты. Аттенюаторы широко используются в лабораториях и научных исследованиях. Они позволяют регулировать уровень сигнала для проведения точных измерений и экспериментов.
3. Звукозапись и аудио. В аудиоинженерии и звукозаписи аттенюаторы используются для контроля громкости и снижения уровня сигнала. Например, они могут быть использованы для подключения микрофона к аудиоинтерфейсу с разными уровнями входного сигнала.
4. Радио- и телевещание. Аттенюаторы применяются в радио- и телевещании для контроля уровня сигнала на разных этапах передачи сигнала. Они позволяют снижать мощность сигнала перед передачей на большое расстояние или при подключении к устройствам с разной чувствительностью к сигналу.
5. Испытания и проверка оборудования. Аттенюаторы используются в процессе испытаний и проверки различного оборудования, чтобы подавить или увеличить уровень сигнала для определения его работоспособности. Они могут быть также использованы для эмуляции реальных условий работы оборудования.

В общем, аттенюаторы представляют собой важный компонент во многих электронных и радиотехнических системах. Они позволяют регулировать уровень сигнала, подавлять помехи и шумы, а также обеспечивать совместимость разных компонентов и устройств.

Про самодельные аттенюаторы

Пополнен технический раздел, тема об аттенюаторах. Аттенюа́тор — это устройство, предназначенное для ослабления электрических или электромагнитных колебаний. Его можно использовать как средство измерения для плавного, ступенчатого или фиксированного ослабления сигнала.

Аттенюатор с коммутацией

В любой точке выхода такой модели аттенюатора внутреннее сопротивление равно сопротивлению нагрузки RL. Номиналы элементов, указанные на схеме, соответствуют аттенюации в соотношении А = 10 и RL = 50 Ом.

W. Sorokine, Radio-Consiwcteur et Depanneur, Paris, octobre 1968, p. 253

Лестничный аттенюатор

Восемь двойных переключателей этого устройства позволяют осуществлять комбинации ослабления до 81 дБ. Входные импедансы входа и выхода остаются постоянными, равными 50 Ом.

H.-P. Rust, Funkamateur, Berlin, No. 7/97, p. 802

Компенсированный аттенюатор

Оно должно быть таким же для ёмкостных сопротивлений соответствующих конденсаторов. Конденсатор С1 можно заменить ёмкостью между контактами коммутатора, если конденсаторы С2, С3 переменные.

В случае применения этой схемы в осциллографе подстройка производится до получения оптимальной формы прямоугольного сигнала.

Аттенюаторы с П и Т-образными ячейками

W. Sorokine, Radio-Consiwcteur et Depanneur, Paris, octobre 1968, p. 253

Входные и выходные импедансы аттенюатора могут быть разными. Значение А (фактор аттенюации по мощности) должно быть достаточно высоким. В противном случае можно получить отрицательные результаты.

Аттенюаторы на PIN-диодах BAR-60 и BAR-61

Эти устройства могут быть использованы для работы на частоте от 10 МГц и выше. При частоте 100 МГц сопротивление проводимости уменьшается с 2,8 кОм для прямого тока 10 мкА до 7 Ом для 10 мА. Присоединение в случае модуля BAR 61 (см. рис.) транзистора n-р-n позволяет получить повышенные прямые токи через диоды.

Аттенюатор с полевыми транзисторами

При наличии на затворе напряжений, отрицательных по отношению к источникам, аттенюатор может ослаблять сигнал до 60 и даже до 70 дБ, если пропустить ток 1 мА в цепь затвора. Входная амплитуда может достигать нескольких вольт при условии, что аттенюация минимальна.

Базовые понятия

Аттенюатор — это устройство, используемое для уменьшения амплитуды сигнала электрического или электронного устройства. Аттенюаторы часто применяются в тех случаях, когда необходимо согласовать уровни сигналов разных устройств или обеспечить безопасную работу с высокочастотными сигналами.

Коэффициент аттенюации (или просто аттенюация) — это показатель, который указывает, насколько сильно аттенюатор уменьшает амплитуду входного сигнала. Коэффициент аттенюации обычно выражается в децибелах (дБ).

Входное напряжение — это напряжение, которое поступает на вход аттенюатора. Оно является начальным значением для расчета аттенюации.

Выходное напряжение — это напряжение, которое выходит из аттенюатора после прохождения сигнала. Оно является итоговым значением для расчета аттенюации.

Линейная аттенюация — это аттенюация, которая выражается в виде отношения входного и выходного напряжений. Например, если входное напряжение равно 10 В, а выходное — 5 В, то линейная аттенюация будет равна 0,5.

Децибелы (дБ) — это логарифмическая единица измерения, используемая для выражения отношений мощности или амплитуды. Коэффициент аттенюации часто выражается в децибелах.

Каскадный аттенюатор — это система из нескольких аттенюаторов, подключенных последовательно к сигналу. Каскадный аттенюатор позволяет достичь большей аттенюации, чем отдельный аттенюатор.

Пассивный аттенюатор — это аттенюатор, который не требует внешнего источника питания и основан на пассивных элементах, таких как резисторы.

Активный аттенюатор — это аттенюатор, который использует активные элементы, такие как транзисторы, для управления сигналом. Активные аттенюаторы позволяют более гибко управлять уровнем сигнала.

Частотная характеристика — это график, который показывает, как коэффициент аттенюации зависит от частоты сигнала. Частотная характеристика может иметь плавный или резкий спад, в зависимости от конструкции аттенюатора.

Повышение шума — это явление, которое возникает при использовании аттенюатора и приводит к увеличению уровня шума в сигнале. Повышение шума может быть значительным, если аттенюатор не правильно выбран или неправильно подключен.

Особенности использования аттенюатора в подводных оптических кабелях

Подводные оптические кабели используются для передачи данных и связи на большие расстояния по дну океана или другим водным пространствам. Они состоят из волоконно-оптического кабеля, аттенюаторы которого могут быть нужны для управления и регулировки сигнала, особенно при передаче на большие расстояния. Аттенюаторы используются для снижения силы сигнала, чтобы уменьшить потери и предотвратить искажения данных.

В подводных оптических кабелях аттенюаторы могут использоваться в следующих случаях:

• Компенсация дисперсии: При передаче сигнала на длинные расстояния волны могут расплываться и искажаться, что может привести к потере данных или ухудшению качества связи. Использование аттенюаторов позволяет компенсировать дисперсию и обеспечить стабильную и надежную передачу информации.
• Управление силой сигнала: В некоторых случаях мощность сигнала может быть слишком высокой, что может привести к перегрузке приемника. Аттенюаторы позволяют снизить силу сигнала до безопасного уровня и предотвратить повреждение оборудования.
• Устранение помех: В окружающей среде подводных кабелей могут возникать различные источники помех, такие как электромагнитные излучения, шумы и т.д. Аттенюаторы могут использоваться для снижения уровня помехи и повышения качества сигнала.

Выбор аттенюатора для подводного оптического кабеля зависит от различных факторов, включая длину кабеля, требуемый уровень снижения сигнала, окружающие условия и требования качества связи. Необходимо выбирать аттенюатор с правильным коэффициентом потерь, чтобы достичь оптимальной передачи сигнала.

Особенности использования аттенюатора в подводных оптических кабелях требуют направленности, надежности и устойчивости к воздействию воды и других неблагоприятных факторов. Для обеспечения длительного и надежного функционирования аттенюаторы должны быть изготовлены из водостойких материалов, обладать высокой степенью защиты от внешних воздействий и соответствовать международным стандартам и требованиям к подводным системам связи.

В заключение, использование аттенюатора в подводных оптических кабелях позволяет обеспечить стабильную и надежную передачу данных на большие расстояния, компенсировать дисперсию, управлять силой сигнала и снижать помехи. Правильный выбор аттенюатора и его качество играют важную роль в поддержании высокого уровня связи в подводных системах.

Конструкция.

С точки зрения конструкции, естественно, тут варианты могут быть разными, в зависимости от ваших способностей и подручных средств. Приведенные ниже фотографии показывают одну из возможных реализаций аттенюатора. Довольно, простую, эстетичную и удобную. Если использовать маломощные резисторы (0,125 Вт), то они легко помещаются в корпусе RCA-переходника.

Защитить контакты можно термоусадочной трубкой. Для удобства эксплуатации на корпусе стоит пометить затухание вашего аттенюатора.

Обратите внимание, что для снижения шумов, аттенюатор необходимо подключать на входе усилителя, а не на выходе источника. Если резисторы монтируются не в переходник, а в разрыв сигнального кабеля, то часть кабеля, подключённая ко входу усилителя, должна быть как можно короче

Если вы часто экспериментируете с аппаратами в своей аудиосистеме или ищите «свой звук», то, скорее всего, будет очень полезно иметь набор таких аттенюаторов, перечисленных в таблице 1.

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор Электроникс»,
вольный перевод Главного редактора «РадиоГазеты«.

Удачного творчества!

Аттенюатор Т-типа

Аттенюаторы Т и П типа подключаются к комплексным сопротивлениям Z источника и Z нагрузки. Z со стрелкой, направленной от аттенюатора, на рисунке ниже означает импеданс аттенюатора. Z со стрелкой, направленной на аттенюатор, означает, что к аттенюатору с сопротивлением Z подключается устройство с сопротивлением Z, в нашем случае Z = 50 Ом. Данное сопротивление постоянно (50 Ом) по отношению к ослаблению – при изменении ослабления импеданс не меняется.

В таблицах ниже приведены списки номиналов резисторов для аттенюаторов Т и П типа при одинаковых импедансах источника и нагрузки, равных 50 Ом, обычно используемых при работе на радиочастотах.

Телефонное оборудование и другая звуковая техника часто требует использования 600 Ом. Умножьте все значения R на отношение (600/50), чтобы аттенюатор соответствовал требованиям 600-омной техники. Умножение на 75/50 преобразует таблицу значений для соответствия 75-омным источнику и нагрузке.

dB – ослабление в децибелах

Z – импеданс источника/нагрузки (активное сопротивление)

K > 1

\[K = \frac{U_{вх}}{U_{вых}} = 10^{dB/20}\]

\

\

Резисторы для аттенюатора Т-типа (Z = 50 Ом)

Ослабление	R1, Ом	R2, Ом
децибелы	K = Uвх/Uвых
1.0	1.12	2.88	433.34
2.0	1.26	5.73	215.24
3.0	1.41	8.55	141.93
4.0	1.58	11.31	104.83
6.0	2.00	16.61	66.93
10.0	3.16	25.97	35.14
20.0	10.00	40.91	10.10

Величину ослабления принято указывать в дБ (децибелах). Хотя нам нужен и коэффициент отношения напряжений (или токов), чтобы найти значения резисторов из формул. Посмотрите на формулу выше с возведением числа 10 в степень dB/20 для вычисления отношения напряжений K из децибелов.

Т-тип (и приведенный ниже П-тип) – это наиболее часто используемые типы аттенюаторов, так как они двунаправлены. То есть, вход и выход аттенюатора можно поменять местами, и его импеданс всё так же будет соответствовать импедансам источника и нагрузки, и он так же будет обеспечивать точно такое же затухание.

Отключив источник и взглянув на аттенюатор со стороны входа в точке U_вх, мы должны увидеть ряд последовательных и параллельных соединений R1, R2, R1 и Z, образующих эквивалентное сопротивление Z_вх, такое же, как и импеданс Z источника/нагрузки (нагрузка Z всё еще подключена к выходу):

\(Z_{вх} = R_1 + (R_2 ||(R_1 + Z))\)

Например, подставим в формулу значения R1 и R2 для 50-омного аттенюатора 10 дБ, как показано на рисунке ниже. 

\(Z_{вх} = 25.97 + (35.14 ||(25.97 + 50))\)

\(Z_{вх} = 25.97 + (35.14 || 75.97 )\)

\(Z_{вх} = 25.97 + 24.03 = 50\)

Это показывает нам, что мы увидим 50 Ом при взгляде на аттенюатор со стороны входа (рисунок ниже) при нагрузке 50 Ом.

Вернув источник сигнала, отключив нагрузку Z в точке U_вых и взглянув на аттенюатор со стороны выхода, мы должны получить такую же формулу, что и выше, для импеданса в точке U_вых, благодаря симметрии. 

Аттенюатор 10 дБ с входным/выходным сопротивлением Z = 50 Ом.

Децибелы

Отношения напряжений, используемые при разработке аттенюаторов, часто выражаются в децибелах. Безразмерный коэффициент ослабления напряжения (далее К) может быть получен из ослабления, выраженного в децибелах. Коэффициенты отношения мощностей, выраженные в децибелах, складываются. Например, аттенюатор 10 дБ, следующий за аттенюатором 6 дБ, обеспечит общее затухание 16 дБ.

10 дБ + 6 дБ = 16 дБ

Замечаемое изменение уровней звука примерно пропорционально логарифму отношения мощностей (P_вх/P_вых).

\(уровень \, звука = \log_{10} (P_{вх}/P_{вых})\)

Изменение уровня звука на 1 дБ едва заметно для слушателя, в то время, как 2 дБ замечается легко. Ослабление на 3 дБ соответствует уменьшению мощности наполовину, а усиление на 3 дБ соответствует удвоению уровня мощности. 

Изменение мощности в децибелах и отношение мощностей связаны формулой:

\(dB = 10 \log_{10} (P_{вх}/P_{вых})\)

Предполагая, что нагрузка R_вх для P_вх такая же, как и резистор R_вых для P_вых (R_вх = R_вых), значения в децибелах могут быть получены из отношений напряжений (U_вх/U_вых) и токов (I_вх/I_вых):

\(P_{вых} = U_{вых} I_{вых} = U_{вых}^2 / R = I_{вых}^2 R\)

\(P_{вх} = U_{вх} I_{вх} = V_{вх}^2 / R = I_{вх}^2 R\)

\(dB= 10 \, \log_{10}(P_{вх} / P_{вых}) = 10\, \log_{10}(U_{вх}^2 / U_{вых}^2) = 20 \, \log_{10}(U_{вх}/U_{вых})\)

\(dB = 10 \, \log_{10}(P_{вх} / P_{вых} ) = 10 \, \log_{10}(I_{вх}^2 / I_{вых}^2 ) = 20\, \log_{10}(I_{вх} /I_{вых} )\)

Наиболее часто используются две формулы для децибелов:

\(dB = 10 \log_{10} (P_{вх}/P_{вых})\)

и

\(dB = 20 \log_{10} (U_{вх}/U_{вых})\)

Пример

Мощность на входе аттенюатора 10 ватт, мощность на выходе 1 ватт. Найти ослабление в децибелах.

\(dB= 10 \log_{10}(P_{вх} / P_{вых}) = 10 \log_{10} (10 /1) = 10 \log_{10} (10) = 10 (1) = 10\, дБ\)

Пример

Найти коэффициент ослабления напряжения (K=(U_вх/U_вых)) для аттенюатора 10 дБ.

\(dB = 10= 20 \log_{10}(U_{вх} / U_{вых})\)

\(10/20= \log_{10}(U_{вх} / U_{вых})\)

\(10^{10/20}= 10^{\log_{10}(U_{вх} / U_{вых})}\)

\(3.16 = (U_{вх} / U_{вых} ) = A_{U(раз)}\)

Пример

Мощность на входе аттенюатора 100 милливатт, мощность на выходе 1 милливатт. Найти ослабление в дБ.

\(dB = 10 \log_{10}(P_{вх} / P_{вых}) = 10 \log_{10} (100 /1) = 10 \log_{10} (100) = 10 (2) = 20\, дБ\)

Пример

Найти коэффициент ослабления напряжения (K=(U_вх/U_вых)) для аттенюатора 20 дБ.

\(dB=20= 20 \log_{10}(U_{вх} / U_{вых})\)

\(10^{20/20}= 10^{\log_{10}(U_{вх} / U_{вых})}\)

\(10 = (U_{вх} / U_{вых} ) = K\)

Способы подключения аттенюатора

Аттенюатор – это устройство, предназначенное для ослабления мощности сигнала в генераторах. Существуют несколько способов подключения аттенюатора, которые можно выбрать в зависимости от требуемых характеристик и условий использования.

1. Последовательное подключение. В этом случае аттенюатор подключается последовательно с источником сигнала. Преимущество такого подключения заключается в том, что сопротивление источника сигнала не меняется, а только ослабляется сигнал. Однако данный способ подключения может привести к увеличению шума и искажений в сигнале.

2. Параллельное подключение. В этом случае аттенюатор подключается параллельно между источником сигнала и нагрузкой. Этот способ подключения позволяет сохранять оригинальное сопротивление источника сигнала, но при этом изменяется сопротивление нагрузки. Параллельное подключение обеспечивает более низкую потерю мощности и меньший уровень шума и искажений.

3. Смешанное подключение. В этом случае аттенюатор подключается как последовательно, так и параллельно между источником сигнала и нагрузкой. Этот способ подключения позволяет балансировать потерю мощности и сопротивление нагрузки в зависимости от требований конкретной системы. Он обеспечивает более гибкое регулирование мощности сигнала.

Выбор способа подключения аттенюатора зависит от требований к системе, включая необходимую потерю мощности, сопротивление нагрузки и шумовой уровень. Перед выбором способа подключения необходимо провести расчеты и учесть все технические характеристики аттенюатора, источника сигнала и нагрузки. Это позволит достичь оптимальной работы системы и предотвратить возможные проблемы, связанные с потерей мощности и искажением сигнала.

Основные характеристики

Главным параметром, определяющим свойства аттенюаторов, является коэффициент ослабления. Он измеряется в децибелах. Чтобы понять, во сколько раз уменьшается амплитуда сигнала после прохождения ослабляющей цепи, надо коэффициент пересчитать из децибел в разы. На выходе устройства, уменьшающего амплитуду сигнала на N децибел, напряжение будет меньше в M раз:

M=10(N/20) (для мощности — M=10(N/10)) .

Обратный пересчет:

N=20⋅log₁₀(M) (для мощности N=10⋅log₁₀(M)).

Так, для аттенюатора с Косл=-3 дБ (коэффициент всегда отрицательный, так как значение всегда уменьшается) на выходе сигнал будет иметь амплитуду 0,708 от исходного. А если выходная амплитуда в два раза меньше исходной, то Косл примерно равен -6 дБ.

Формулы достаточно сложны для расчетов в уме, поэтому лучше воспользоваться онлайн-калькуляторами, коих в интернете великое множество.

Для регулируемых устройств (ступенчатых или плавных) указываются пределы настройки.

Другой важный параметр – это волновое сопротивление (импеданс) по входу и выходу (они могут совпадать). С этим сопротивлением связана такая характеристика, как коэффициент стоячей волны (КСВ) – она часто указывается на изделиях промышленного производства. Для чисто активной нагрузки этот коэффициент вычисляется по формуле:

• КСВ=ρ/R, если ρ>R, где R – сопротивление нагрузки, а ρ – волновое сопротивление линии.
• КСВ= R/ρ, если ρ<R.

КСВ всегда больше или равен 1. Если R=ρ, вся мощность передается в нагрузку. Чем больше эти величины различаются, тем больше потери. Так, при КСВ=1,2 до нагрузки дойдет 99 % мощности, а при КСВ=3 – уже 75 %. При подключении 75-омного аттенюатора к кабелю 50 Ом (или наоборот) КСВ=1,5 и потери составят 4%.

Из остальных важных характеристик надо упомянуть:

• диапазон рабочих частот;
• максимальную мощность.

Также важен такой параметр, как точность – он означает допустимое отклонение ослабления от номинального. У промышленных аттенюаторов характеристики наносятся на корпус.

В некоторых случаях важна мощность устройства. Энергия, не дошедшая до потребителя, рассеивается на элементах аттенюатора, поэтому критично не допустить перегрузки.

Существуют формулы для расчета основных характеристик резистивных аттенюаторов различной конструкции, но они громоздки и содержат логарифмы. Поэтому для их применения нужен, как минимум, калькулятор. Поэтому для самостоятельного расчета удобнее использовать специальные программы (в том числе, онлайн).

Виды аттенюаторов

1. Резистивные аттенюаторы

Резистивные аттенюаторы — это наиболее распространенный тип аттенюаторов, который использует серию резисторов для уменьшения сигнала. Они просты в использовании и предлагают постоянное сопротивление для сигнала. Резистивные аттенюаторы имеют различные значения ослабления и могут быть настроены в соответствии с требуемым уровнем сигнала.

Например, если вы хотите уменьшить громкость вашей аудио-системы, вы можете использовать резистивный аттенюатор для снижения уровня сигнала до желаемого уровня.

2. Л-аттенюаторы

Л-аттенюаторы — это аттенюаторы, которые используют индуктивные компоненты для ослабления сигнала. Они обычно имеют набор катушек индуктивности, которые создают необходимое ослабление для сигнала. Л-аттенюаторы могут быть более сложными в установке и настройке, но они предлагают более высокое качество звука и меньшее искажение сигнала.

Например, если вы работаете с высокочастотными сигналами, такими как радиочастотные сигналы, лучше использовать л-аттенюаторы для минимизации искажений и сохранения качества звука.

3. ПИ-аттенюаторы

ПИ-аттенюаторы — это аттенюаторы, которые используют конденсаторы для контроля уровня сигнала. Они обеспечивают более гибкие возможности настройки, чем резистивные и л-аттенюаторы, так как они могут изменять сопротивление в зависимости от частоты.

Например, если вы работаете с аудио-системой, требующей изменения уровня сигнала в зависимости от частоты, вы можете использовать пи-аттенюаторы для точной настройки и контроля.

4. Дигитальные аттенюаторы

Дигитальные аттенюаторы — это современные аттенюаторы, которые используют цифровые средства для контроля уровня сигнала. Они предлагают возможности точной настройки и программирования сигнала и могут быть управляемыми удаленно.

Например, если вы работаете с современной аудио-системой, где требуется высокая степень точности и контроля, дигитальные аттенюаторы могут быть лучшим выбором.

5. Пассивные и активные аттенюаторы

Аттенюаторы могут быть пассивными или активными. Пассивные аттенюаторы используют только пассивные компоненты, такие как резисторы, индуктивности и конденсаторы, для ослабления сигнала. Активные аттенюаторы, с другой стороны, включают активные компоненты, такие как операционные усилители, для усиления или ослабления сигнала.

Какой тип аттенюатора выбрать зависит от ваших конкретных потребностей и требований. Резистивные аттенюаторы наиболее распространены и широко используются в большинстве аудио-систем. Л-аттенюаторы предлагают более высокое качество звука, а пи-аттенюаторы — большую гибкость настройки. Дигитальные аттенюаторы и активные аттенюаторы могут быть предпочтительными для современных и сложных систем.

Какой бы тип вы ни выбрали, помните, что аттенюаторы играют важную роль в контроле звука и помогают создавать оптимальный звуковой опыт для слушателя. Выберите аттенюатор, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям и наслаждайтесь качественным звучанием.