Che cos'è un attenuatore: design, tipi e applicazioni

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La tecnologia di comunicazione wireless ha aperto la strada a invenzioni molto interessanti. È anche noto come comunicazione 'via etere'. Questa tecnologia ha reso mobile e comunicazione interplanetaria una realtà. La prima comunicazione mobile inventata nel 1880 fu 'Photophone'. Ha utilizzato la luce solare per trasferire l'audio da un punto all'altro. Nei sistemi di telecomunicazione, una qualche forma di energia come le onde radio o l'energia acustica viene utilizzata per trasferire le informazioni da un luogo a un altro. Qui non vengono utilizzati fili e il mezzo di propagazione è solitamente l'aria. Ci sono alcune sfide affrontate da questa tecnologia che ne degradano l'efficienza e l'affidabilità. Una di queste sfide è l'attenuazione. Il dispositivo utilizzato per l'attenuazione è l'attenuatore.

Cos'è l'attenuatore?

I segnali vengono inviati da un luogo all'altro tramite un mezzo. Questi segnali possono essere segnali di dati, segnali di tensione, segnali di corrente, ecc. Quando la distanza percorsa dal segnale aumenta, la forza del segnale diminuisce gradualmente. Questa graduale perdita di intensità dei segnali attraverso il mezzo è chiamata attenuazione.




Sebbene visto come una sfida per il trasferimento di segnali a lunga distanza, questo fenomeno si è rivelato utile in molte altre attività. Il dispositivo progettato per ridurre la potenza dei segnali senza disturbare la sua forma d'onda è chiamato 'Attenuatore'.

L'attenuatore è molto utilizzato dopo circuiti del generatore di segnale . Aiuta ad attenuare o ridurre la forza dei segnali di alto livello prima di applicarli a Circuiti d'antenna . Un attenuatore è un dispositivo elettronico a due porte È progettato utilizzando resistenze per indebolire o attenuare un segnale. Gli attenuatori sono circuiti passivi, funzionano senza alimentazione. Questi sono disponibili sia come attenuatore fisso con un livello di attenuazione fisso che come attenuatore a variazione continua. Contrariamente alla percentuale di guadagno degli amplificatori, l'attenuatore fornisce la percentuale di perdita. La quantità di attenuazione è misurata in decibel.



Progettazione dell'attenuatore

Gli attenuatori sono circuiti elettronici passivi a due porte. Questi sono progettati esclusivamente utilizzando resistori. Qui, le resistenze sono disposte come file divisore di tensione Rete. Il design dell'attenuatore dipende dalla geometria della linea dei fili di collegamento tra i dispositivi. A seconda che una linea sia bilanciata o sbilanciata, gli attenuatori utilizzati con la linea devono essere bilanciati o sbilanciati. Gli attenuatori utilizzati con le linee coassiali sono di forma sbilanciata. Gli attenuatori utilizzati con i doppini intrecciati sono di forma bilanciata.

Il circuito dell'attenuatore è sia lineare che reciproco in base all'applicazione, l'attenuatore può essere unidirezionale o bidirezionale. Quando il circuito dell'attenuatore viene reso simmetrico, non ci sarà alcuna differenza tra la porta di ingresso e la porta di uscita. In tal caso, come regola generale, la porta sinistra è considerata come input e la porta destra è considerata come output.


Gli attenuatori si trovano anche come circuiti incorporati nei generatori di segnali e come circuiti autonomi. Gli attenuatori indipendenti sono posti in serie tra una sorgente di segnale e un circuito di carico sul percorso del segnale. In tal caso, oltre a fornire l'attenuazione, deve corrispondere all'impedenza della sorgente e all'impedenza di carico. Gli attenuatori si trovano nelle linee di comunicazione e trasmissione radio per ridurre la potenza del segnale.

Tipi di attenuatore

Gli attenuatori sono disponibili sia come attenuatori fissi che come attenuatori regolabili. Le reti di attenuatori fissi sono note come 'cuscinetti attenuatori'. Questi sono disponibili per valori specifici da 0dB a 100dB. Gli attenuatori si trovano comunemente nelle applicazioni in radiofrequenza e ottiche. Gli attenuatori a radiofrequenza sono utilizzati nei circuiti elettronici mentre gli attenuatori ottici trovano applicazioni nelle fibre ottiche.

Pochi layout comuni dell'attenuatore sono: configurazione T, configurazione PI e configurazione L. Queste configurazioni sono di tipo sbilanciato. Il tipo bilanciato di configurazione T e pI sono indicati rispettivamente come configurazione 'H' e configurazione O. Il tipo bilanciato è un circuito simmetrico mentre i tipi sbilanciati sono circuiti asimmetrici.

Attenuatore di configurazione a T.

Attenuatore di configurazione a T.

Il design basato su RF dell'attenuatore è di sei tipi. Sono di tipo fisso, tipo a gradino, tipo a variazione continua, tipo programmabile, tipo bias CC e tipo blocco CC.

Tipo fisso

Negli attenuatori di tipo fisso la rete di resistori è bloccata su un valore di attenuazione predeterminato. Questi sono disposti nel percorso del segnale per attenuare la potenza del segnale trasmesso. Questi possono essere unidirezionali o bidirezionali in base ai requisiti dell'applicazione. Questi possono essere disponibili come tipi a montaggio superficiale, guida d'onda o coassiali. In un progetto basato su chip, i diversi tipi di materiali depositati sul substrato termicamente conduttivo sviluppano la resistenza. Questo valore di resistenza dipende dalle dimensioni del chip e dai materiali utilizzati per la produzione del chip.

Attenuatore con configurazione Pi

Attenuatore con configurazione Pi

Tipo di passaggio

Questi attenuatori sono simili agli attenuatori fissi. Ma in questo tipo, viene fornito un pulsante per regolare i valori di attenuazione. Questi forniscono valori di attenuazione solo dalle fasi precalibrate. A seconda dell'applicazione, l'attenuatore può essere utilizzato nei formati chip, guida d'onda o coassiale.

Tipo a variazione continua

Nel tipo a variabile continua, il valore di attenuazione può essere modificato manualmente su qualsiasi valore di attenuazione dall'intervallo specificato. In questo tipo, le resistenze presenti nella rete dell'attenuatore vengono ripristinate con gli elementi a stato solido, ad esempio MOSFET o diodo PIN. Rispetto alla rete di resistori passivi, variando la tensione nei dispositivi FET è possibile variare l'attenuazione con maggiore risoluzione. Qui è possibile variare l'attenuazione utilizzando manualmente o con l'ausilio di segnali elettronici.

Tipo programmabile

Questo tipo è anche comunemente chiamato 'attenuatore di passo digitale'. Questo componente è controllato da un segnale di controllo esterno gestito da computer. Questi sono controllati dai circuiti logici TTL con un intervallo di dimensioni del passo come 2,4,6, ……, 32. Se la tensione applicata a questo attenuatore è inferiore a 1 V, viene raggiunto il livello logico 0. Per tensioni di 3 V e superiori, viene fornito il livello logico 1. I livelli logici sopra vengono utilizzati per controllare gli interruttori unipolari e doppi che collegano una serie di attenuatori sul percorso del segnale. Questo tipo è disponibile anche nei modelli USB con il software installato.

Tipo di polarizzazione CC

Questo tipo di attenuatore ha capacità sia sulla porta di ingresso che sulla porta di uscita del dispositivo che blocca le tensioni CC. Quindi, oltre ad attenuare i segnali RF, questo tipo passa i segnali DC.

Tipo di blocco DC

Questo tipo è simile al tipo DC Bias. L'unica differenza tra questi due è il modo in cui il segnale DC è completamente bloccato senza alcun percorso alternativo che corre verso la porta di uscita.

Attenuatori ottici

Questi sono simili all'attenuatore RF ma invece dei segnali elettrici, attenuano le onde luminose. Questo attenuatore assorbe o dissipa la luce in base ai valori di attenuazione senza modificare la forma d'onda. Analogamente agli attenuatori RF, anche gli attenuatori ottici sono progettati come fissi, variabili, programmabili, ecc…. Questi sono progettati in base ai requisiti dell'applicazione. Gli attenuatori ottici fissi utilizzano fibre drogate per disperdere la luce fornita come input. Gli attenuatori ottici variabili e programmabili sono strettamente correlati alla variabile RF e agli attenuatori programmabili RF.

Attenuazione in rete

L'attenuazione è la riduzione dell'intensità del segnale. Questo può essere trovato con segnali sia analogici che digitali. L'attenuazione è misurata in decibel. Nei cavi in ​​fibra ottica l'attenuazione viene misurata come numero di decibel per piede. Il cavo con minore attenuazione per unità di distanza è considerato più efficiente.

L'attenuazione è visibile nei sistemi di comunicazione quando i segnali vengono trasmessi su lunghe distanze. Nel contesto della rete di computer, l'attenuazione è la perdita di potenza dei segnali di comunicazione o dati quando vengono trasmessi su lunghe distanze. Man mano che il tasso di attenuazione diminuisce, i dati trasmessi diventano più distorti. Le principali cause di attenuazione nella rete di computer sono:

  • Gamma - Sia nella comunicazione cablata che in quella wireless, quando un segnale viene trasmesso su lunghe distanze, la forza del segnale diminuisce gradualmente.
  • Interferenza L'interferenza di qualsiasi forma come le ostruzioni fisiche riduce la forza dei segnali trasmessi.

I valori tipici dell'attenuazione di linea sulla rete DSL vanno da 5dB a 50dB. Qui l'attenuazione viene misurata come la perdita di segnale tra il punto di accesso del provider e la casa. Abbassare il valore di attenuazione per migliorare la qualità del segnale. Per le reti Wi-Fi, viene osservato il ridimensionamento dinamico della velocità. Questo regola automaticamente il datarate massimo della connessione verso l'alto o verso il basso a seconda della qualità di trasmissione della linea.

Applicazioni degli attenuatori

Alcune delle applicazioni importanti degli attenuatori sono le seguenti:

  • Gli attenuatori vengono utilizzati come apparecchiature di controllo del volume nelle stazioni di trasmissione.
  • A scopo di test in laboratorio, per ottenere segnali di tensione più piccoli, vengono utilizzati attenuatori.
  • Gli attenuatori fissi vengono utilizzati per migliorare l'adattamento dell'impedenza nei circuiti.
  • Vengono utilizzati per proteggere i circuiti dai danni causati da valori di alta tensione.
  • Gli attenuatori RF vengono utilizzati per la dissipazione protettiva della potenza nella misurazione dei segnali RF.
  • Gli attenuatori ottici vengono applicati nella comunicazione in fibra ottica per abbinare correttamente i livelli di trasmettitore e ricevitore.

Domande frequenti

1). Cosa fa un attenuatore RF?

Per protestare contro i sistemi dai danni causati dai segnali ad alta potenza che sono troppo alti per essere elaborati dal circuito, gli attenuatori RF aiutano a ridurre il livello di ampiezza del segnale di ingresso.

2). Cos'è l'attenuatore passivo?

Un attenuatore passivo è un circuito attenuatore costituito esclusivamente da resistori. Questo circuito non richiede alcuna alimentazione per funzionare.

3). Come viene misurata l'attenuazione?

L'attenuazione è misurata come unità di decibel per unità di lunghezza del mezzo.

4). Qual è la causa dell'attenuazione nelle fibre ottiche?

Nelle fibre ottiche, due principali cause di attenuazione sono l'assorbimento e la diffusione.

5). A cosa serve l'attenuatore per i segnali TV?

Attenuatore utilizzato per i segnali TV per regolare la potenza del segnale e ridurre le interferenze.

L'attenuatore aiuta nella riduzione dei livelli di segnale. Qui la dissipazione di potenza del dispositivo dipende dall'area superficiale e dalla massa del materiale del resistore utilizzato nella sua rete. Alcune delle caratteristiche importanti dell'attenuatore RF sono la sua precisione, il basso SWR, la risposta a frequenza piatta e la ripetibilità.