Dæmper

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 27. februar 2021; verifikation kræver 1 redigering .

Attenuator ( fr. attenuer - blødgøre, svække) - en anordning til et jævnt, trinvist eller fast fald i intensiteten af elektriske eller elektromagnetiske svingninger , da et måleinstrument er et mål for dæmpningen af et elektromagnetisk signal , men det kan også være betragtes som en måletransducer . GOST 28324-89 [1] definerer en dæmper som et element til at reducere signalniveauet, hvilket giver en fast eller justerbar dæmpning .

Overførselskoefficienten for en ideel dæmper som en firepolet har en frekvensuafhængig frekvensrespons , hvis værdi er mindre end én, og en lineær faserespons .

En attenuator er en elektronisk enhed , der reducerer amplituden eller effekten af et signal uden væsentligt at forvrænge dets form.

Med hensyn til drift er en dæmper det modsatte af en forstærker , selvom disse enheder har forskellige driftsprincipper. Mens forstærkeren giver signalforstærkning, giver dæmperen signaldæmpning eller forstærkning med mindre end 1x.

Dæmpere er generelt passive enheder lavet af netværk af simple spændingsdelere . Skift mellem forskellige modstande danner justerbare trin og trinløst justerbare dæmpere ved hjælp af potentiometre . For højere frekvenser bruges omhyggeligt indstillede resistive kredsløb til at reducere stående bølgeforhold (SWR).

Faste dæmpningsdæmpere bruges til at reducere spænding, sprede strøm og forbedre linjetilpasning. Ved måling af signaler bruges mellemliggende dæmpere eller adaptere til at reducere amplituden til det ønskede niveau med henblik på måling og for at beskytte måleren mod for høje signalniveauer, der kan beskadige den. Dæmpere bruges også til at "passe" impedansen ved at sænke SWR direkte.

Klassifikation og notation

Klassifikation

I henhold til sættet af reproducerbare værdier - faste, trinvise (inklusive programmerbare) og glatte (inklusive elektrisk styret)
Efter frekvensområde - radiomåling og optisk
Ved tilslutningsmetode - koaksial, bølgeleder og fiberoptik
Radiomåleinstrumenter er opdelt efter driftsprincippet i modstand, kapacitiv, polarisering, begrænsende og absorberende

Betegnelser i henhold til GOST 15094

D1-xx - installationer til kontrol af dæmpere og referencedæmpere i radioområdet
D2-xx - modstand og kapacitive dæmpere
D3-xx - polarisationsdæmpere
D4-xx - grænsedæmpere
D5-xx - absorberende dæmpere
D6-xx - elektrisk styrede dæmpere
OD1-xx - optiske referencedæmpere

Radiobånddæmpere

Modstand og kapacitive dæmpere

Signalet i modstande og kapacitive dæmpere dæmpes ved hjælp af henholdsvis en resistiv eller kapacitiv divider.

Formål: Højpræcisionsdæmpere, normalt lavfrekvente.
Eksempler: D1-13A, D2-14.

Polarisationsdæmpere

En polarisationsdæmper er en sektion af en cirkulær bølgeleder med en absorberende plade placeret indeni, hvis rotationsvinkel i forhold til signalets polarisationsretning kan ændres.

Formål: præcis dæmper i mikrobølgekredsløb.
Eksempler: D3-27, D3-33A, D3-19, D3-38, D3-36, AP-19, AP-20.

Begræns dæmpere

Funktionsprincippet for begrænsende dæmpere er baseret på dæmpningen af elektromagnetiske bølger inde i bølgelederen ved en bølgelængde, der er større end den kritiske.

Formål: Relativt smalbåndsdæmpere med middel nøjagtighed i decimeterområdet .
Eksempler: D4-3.

Absorberende dæmpere

Funktionsprincippet for en absorberende dæmper er baseret på dæmpning af elektromagnetiske bølger i absorberende materialer.

Formål: afkobling af dæmpere ved mikrobølgemålinger.
Eksempler: D5-20, D5-21, AR-06, AR-07, AR-15.

De vigtigste normaliserede egenskaber ved radiomålingsdæmpere

Driftsfrekvensområde
Dæmpningsvurdering eller værdiområde
Tilladelige fejl i driftsfrekvensområdet
Stående bølgeforhold for input og output
Maksimal absorberet kraft

Optiske dæmpere

Funktionsprincippet for optiske dæmpere

Driften af en optisk attenuator er baseret på ændringen i optiske tab, når absorberende filtre indføres mellem enderne af de optiske fibre. For at matche de udsendende og modtagende ender af lyslederne bruges matchende noder, der kollimerer og fokuserer strålingen.

Formål: at indføre en given og justerbar dæmpning i lysledersystemer.
Eksempler: OD1-20, AOI-3, FOD-5419.

De vigtigste normaliserede egenskaber ved optiske dæmpere

Dæmpningsjusteringsområde
Bølgelængdeområde _
Fejl ved indstilling af dæmpningskoefficient
Impedans fejl

Dæmperkredsløb

De vigtigste kredsløb, der anvendes i dæmpere, er P-type og T-type kredsløb. De kan være ubalancerede eller kredsløbsbalancerede, afhængigt af den linje de skal bruges med, ubalancerede eller balancerede. For eksempel skal dæmpere, der bruges med koaksiale ledninger, være ubalancerede, mens dæmpere, der bruges med parsnoet, skal være afbalanceret.

Figurerne viser fire grundlæggende dæmperkredsløb. Da dæmpningskredsløbet udelukkende består af passive resistive elementer, er det lineært og reversibelt. Hvis kredsløbet også er symmetrisk om den lodrette akse (som det normalt er tilfældet, hvis indgangs- og udgangsmodstande, Z1 og Z2, skal være ens), så er indgangs- og udgangsportene ikke forskellige, men det er sædvanligt at kalde venstre og højre side af kredsløbet henholdsvis input og output. .

Karakteristika for dæmperen

Vigtigste egenskaber ved dæmpere:

Dæmpning , udtrykt i decibel . En attenuator med dæmpning på 3 dB reducerer udgangseffekten til halvdelen af input, 6 dB til 1/4, 10 dB til 1/10, 20 dB til en hundrededel, 30 dB til en tusindedel, og så videre.
Frekvensområde , fx 0-18 GHz
Afledt kraft afhængigt af det modstandsdygtige materiales masse og overfladeareal samt mulige køleribber.
SWR ( stående bølgeforhold ) input og output.
Nøjagtighed .
Gentagelighed .

RF-dæmpere

Radiofrekvensdæmpere (RF) er typisk koaksiale med matchede stik som porte og koaksial, mikrostrip eller tyndfilm intern struktur. Mikrobølger kræver en bølgeleder af en speciel struktur.

Vigtige egenskaber for sådanne dæmpere: nøjagtighed, lav SWR, flad frekvensrespons, repeterbarhed.

Størrelsen og formen af dæmperen afhænger af dens evne til at sprede strøm. RF-dæmpere bruges som en belastning og er kendt for at dæmpe og beskytte strømtab ved måling af RF-signaler.

Lyddæmpere

En lineær dæmper i en forforstærker eller en effektdæmper efter en effektforstærker bruger elektrisk modstand til at reducere amplituden af signalet, der sendes til den dynamiske højttaler, hvilket reducerer udgangsniveauet. En lineær dæmper har en lavere effekt, såsom et 0,5 watt potentiometer eller spændingsdeler, og styrer niveauerne af forforstærkersignalerne, mens en effektdæmper har en højere maksimal effekt, såsom 10 watt eller mere, og er tilsluttet mellem forstærker og højttaler.

Komponentvurderinger for modstandskredsløb og dæmpere

Dette afsnit omhandler P-, T-, L-formede kredsløb lavet på modstande og med ikke-reaktiv modstand på hver port, det vil sige, at modstandsparameteren er et reelt tal.

Alle modstande, strømme, spændinger og to-ports parametre vil blive betragtet som reelle. Til praktisk anvendelse er denne antagelse acceptabel.
Kredsløbet er designet til en specifik belastningsmodstand, Z Load , og især til en specifik kildemodstand, Z s .

Modstanden ved indgangsporten vil være Z S , hvis udgangsporten afsluttes af Z Load .
Modstanden ved indgangsporten vil være Z Load , hvis udgangsporten slutter med Z S .

Karakterisering af data til beregning af komponenterne i dæmperen

En dæmper med to porte er normalt tovejs. I dette afsnit vil det dog blive behandlet som ensrettet. Generelt vil en af de to ovenstående figurer blive antaget i de fleste tilfælde. Ved et L-formet kredsløb vil det rigtige tal blive brugt, hvis belastningsmodstanden er større end den interne kildemodstand.

Modstanden i hvert kredsløb får en unik referencebetegnelse for at undgå forvirring.

L-mønsterkomponentværdiberegningen antager, at modstanden for port 1 (venstre) er lig med eller højere end modstanden for port 2.

Brugte udtryk

Kredsløbet inkluderer Pi, T, L-formede kredsløb, en to-ports dæmper.
Dual port attenuator inkluderer Pi, T, L-formede kredsløb.
Indgangsstik refererer til indgangsstikket på en to-ports dæmper.
Udgangsstik betyder udgangsstikket på en to-ports dæmper.
Symmetrisk betyder det tilfælde, hvor kilde og belastning har samme impedans.
Tab refererer til forholdet mellem den effekt, der kommer ind i dæmperens input, og den effekt, der afgives i belastningen.
Indføringstab refererer til forholdet mellem den strøm, der leveres til belastningen, hvis belastningen var direkte forbundet med kilden, og den strøm, belastningen forbrugte, når den er tilsluttet gennem en dæmper.

Brugte symboler

Passive, aktive kredsløb og dæmpere er tovejs med to porte, men i dette afsnit vil de blive behandlet som ensrettede.

Z S = kildeudgangsimpedans.
Z Belastning = indgangsbelastningsimpedans.
Z in = modstand ved indgangsporten, når ZLoad er forbundet til udgangsporten. Zin er en funktion af belastningsmodstand.
Z ud = modstand ved udgangsporten, når Zs er forbundet til indgangsporten. Zout er en kildeimpedansfunktion.
V s = åben kredsløbsspænding.
V in = spænding påført kildeindgangen.
V ud = spænding påført belastningen ved udgangsporten.
I in = strøm leveret til portindgangen fra kilden.
I ud = strøm, der leveres til belastningen fra udgangsporten.
P in = V in I in = strøm leveret til portindgangen fra kilden.

P ud = V ud I ud = strøm trukket af belastningen fra udgangsporten.

P direkte = den effekt, der ville blive forbrugt af belastningen, hvis belastningen var forbundet direkte til kilden.
L pad = 10 log 10 (P ind / P ud ) altid. Og hvis Z s = Z Load , så er L pad = 20 log 10 (V ind / V ud ). Bemærk som defineret Tab ≥ 0 dB
L indsættelse = 10 log 10 (P direkte / P ud ). Og hvis Z s = Z Load , så L indsættelse = L pad .
Tab ≡ L pude . Tab er defineret som L -pude .

Beregning af en symmetrisk T-formet dæmper

A=10^{{-Loss/20}}\qquad R_{a}=R_{b}=Z_{S}{\frac {1-A}{1+A}}\qquad R_{c}={ \frac {Z_{s}^{2}-R_{b}^{2}}{2R_{b}}}\qquad

Beregning af en symmetrisk U-formet dæmper

A=10^{-Loss/20}\qquad R_{x}=R_{y}=Z_{S}{\frac {1+A}{1-A}}\qquad R_{z}= {\frac {2R_{x}}{\left({\frac {R_{x}}{Z_{o}ud}}\right)^{2}-1}}]\qquad \

Beregning af den L-formede modstand for at justere modstanden

Hvis kilden og belastningen er resistive (for eksempel har Z1 og Z2 nul eller meget små imaginære dele), så kan en L-formet modstand bruges til at matche dem til hinanden. Som du kan se, kan begge sider af modstanden være kilde og belastning, men Z1-siden skal have den højeste modstand.

R_{q}={\frac {Z_{m}}({\sqrt {\rho -1))))\qquad R_{p}=Z_{m}{\sqrt {\rho -1}}\qquad Tab=20\log _{{10}}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\quad \right)\quad {\text{hvor}}\quad \ rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{ }}\

Større positive værdier betyder højere tab. Tabet er en monoton funktion af modstanden. Højere modstandsværdier kræver større tab.

Konvertering af en T-formet modstand til en U-formet modstand

Dette er en delta-stjerne transformation

R_{z}={\frac {R_{a}R_{b}+R_{a}R_{c}+R_{b}R_{c}}{R_{c}}}\qquad R_{x}= {\frac {R_{a}R_{b}+R_{a}R_{c}+R_{b}R_{c}}{R_{b}}}\qquad R_{y}={\frac {R_ {a}R_{b}+R_{a}R_{c}+R_{b}R_{c}}{R_{a}}}.\qquad \

Konvertering af en U-formet modstand til en T-formet modstand

R_{c}={\frac {R_{x}R_{y}}{R_{x}+R_{y}+R_{z}}}\qquad R_{a}={\frac {R_{z} R_{x}}{R_{x}+R_{y}+R_{z}}}\qquad R_{b}={\frac {R_{z}R_{y}}{R_{x}+R_{ y}+R_{z}}}\qquad \

Konvertering mellem en to-ports modstand og et kredsløb

T-kredsløb for modstandsparametre

Modstandsparametre på en passiv modstand med to porte

V_{1}=Z_{{11}}I_{1}+Z_{{12}}I_{2}\qquad V_{2}=Z_{{21}}I_{1}+Z_{{22}} I_{2}\qquad {\text{med}}\qquad Z_{{12}}=Z_{{21}}\

Det er altid muligt at tænke på et resistivt t-kredsløb som et to-ports kredsløb. Vi repræsenterer følgende særligt enkle parametre til brug af modstand:

Z_{{21}}=R_{c}\qquad Z_{{11}}=R_{c}+R_{a}\qquad Z_{{22}}=R_{c}+R_{b}\

T-kredsløbsmodstandsparametre

De tidligere ligninger er let reversible, men hvis tabet er utilstrækkeligt, vil nogle komponenter i t-kredsløbet have negative modstande.

R_{c}=Z_{{21}}\qquad R_{a}=Z_{{11}}-Z_{{21}}\qquad R_{b}=Z_{{22}}-Z_{{21} }\

U-formede indtastningsmuligheder

Disse tidligere T-skemaparametre kan konverteres algebraisk til P-skemaparametre.

R_{z}={\frac {Z_{{11}}Z_{{22}}-Z_{{21}}^{2}}{Z_{{21}}}}\qquad R_{x}={ \frac {Z_{{11}}Z_{{22}}-Z_{{21}}^{2}}{Z_{{22}}-Z_{{21}}}}\qquad R_{y}= {\frac {Z_{{11}}Z_{{22}}-Z_{{21}}^{2}}{Z_{{11}}-Z_{{21}}}}\qquad

Indtastningsparametre i et U-formet kredsløb

De tidligere ligninger er let reversible, men hvis tabet er utilstrækkeligt, vil nogle kredsløbskomponenter have negative modstande.

R_{z}={\frac {1}{Y_{{21}}}}\qquad R_{x}={\frac {1}{Y_{{11}}-Y_{{21}}}}\ qquad R_{y}={\frac {1}{Y_{{22}}-Y_{{21}}}}\

Det generelle tilfælde, som bestemmer modstandsparametrene baseret på kravene

Da kredsløbet udelukkende er lavet med modstande, skal det have et vist minimumstab for at matche kilden og belastningen, hvis de ikke er ens.

Det mindste tab er angivet som:

Tab_{{min}}=20\log _{{10}}\venstre({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\,\quad {\text{hvor }}\quad \rho ={\frac {\max[Z_{S},Z_{{Load}}]}{\min[Z_{S},Z_{{Load}}]}}\

På trods af at de er passivt matchede, kan de to porte have mindre tab, hvis de ikke konverteres til en resistiv dæmper.

A=10^{{-Tab/20}}\qquad Z_{{11}}=Z_{S}{\frac {1+A^{2}}{1-A^{2}}}\qquad Z_ {{22}}=Z_{{Load}}{\frac {1+A^{2}}{1-A^{2}}}\qquad Z_{{21}}=2{\frac {A{ \sqrt {Z_{S}Z_{{Load}}}}}{1-A^{2}}}\

Når disse parametre er defineret, kan de implementeres som et T- eller U-formet kredsløb som beskrevet ovenfor.

Ansøgning

Dæmpere bruges, når det er nødvendigt at dæmpe et stærkt signal til et acceptabelt niveau, for eksempel for at undgå at overbelaste input fra enhver enhed med et for stærkt signal. En nyttig bivirkning er, at brugen af en dæmper mellem ledningen og belastningen forbedrer bevægelsesbølgeforholdet og stående bølgeforhold i forsyningsledningen, når belastningen er dårligt tilpasset ledningen.

Energien fra indgangssignalet, der ikke modtages ved udgangen, omdannes til varme, både i den optiske og i den elektriske dæmper. Derfor skal kraftige dæmpere designes til at give køling.

I det enkleste tilfælde er den elektriske dæmper baseret på modstande .

Se også

Radiomåleinstrumenter

Noter

↑ GOST 28324-89. Distributionsnetværk for modtagende tv- og radioudsendelsessystemer. Klassificering af modtagesystemer, grundlæggende parametre og tekniske krav. Bilag 1.

Litteratur

Håndbog om elementer i radioelektroniske enheder / Ed. V. N. Dulina og andre - M .: Energi, 1978
Shkurin G.P. Håndbog for elektriske og radiomåleinstrumenter / 3. udg. M., 1960

Normativ og teknisk dokumentation

IEC 60869-1(1994) Optiske fiberdæmpere. Del 1: Generelle specifikationer
GOST5.8814-88 Koaksiale dæmpere og faseskiftere, mekanisk indstillelige. Grundparametre, design og dimensioner, kontrolmetoder
GOST 8.249-77 GSI. Koaksial- og bølgeledermålingsdæmpere. Metoder og metoder til verifikation i frekvensområdet fra 100 kHz til 17,44 GHz