Технологията за безжична комуникация проправи пътя за много интересни изобретения. Известна е и като комуникация „по въздуха“. Тази технология направи мобилни и междупланетна комуникация реалност. Първата мобилна комуникация, изобретена през 1880 г., е „Фотофон“. Използваше слънчева светлина за прехвърляне на звука от една точка в друга. В телекомуникационните системи се използва някаква форма на енергия като радиовълни или акустична енергия за прехвърляне на информацията от едно място на друго. Тук не се използват жици и средата за разпространение обикновено е въздух. Има някои предизвикателства, пред които е изправена тази технология, която влошава нейната ефективност и надеждност. Едно такова предизвикателство е Затихването. Устройството, използвано за затихване, е Атенюатор.
Какво е атенюатор?
Сигналите се изпращат от едно място на друго чрез носител. Тези сигнали могат да бъдат сигнали за данни, сигнали за напрежение, токови сигнали и др. Когато изминатото разстояние от сигнала се увеличава, силата на сигнала постепенно намалява. Тази постепенна загуба на интензивност на сигналите през средата се нарича Затихване.
Въпреки че се разглежда като предизвикателство за пренос на сигнали на дълги разстояния, се счита, че това явление е полезно в много други задачи. Устройството, което е проектирано да намали мощността на сигналите, без да нарушава неговата форма на вълната, се нарича „Атенюатор“.
Атенюаторът е силно използван след схеми на генератор на сигнали . Помага за отслабване или намаляване на силата на сигналите от високо ниво, преди да ги приложите към Антенни вериги . Атенюаторът е електронно устройство с два порта. Проектирано е с използване резистори за отслабване или отслабване на сигнал. Атенюаторите са пасивни вериги, те работят без никакво захранване. Те се предлагат както като фиксиран атенюатор с фиксирано ниво на затихване, така и като непрекъснато променящ се атенюатор. Противно на усилването на процента на усилвателите, атенюаторът дава процент на загуба. Размерът на затихването се измерва в децибели.
Дизайн на атенюатора
Атенюаторите са пасивни двупортови електронни схеми. Те са изцяло проектирани с помощта на резистори. Тук резисторите са подредени като a делител на напрежението мрежа. Дизайнът на атенюатора зависи от геометрията на линията на свързващите проводници между устройствата. В зависимост от това дали линията е балансирана или небалансирана, атенюаторите, използвани с линията, трябва да бъдат балансирани или небалансирани. Атенюаторите, използвани с коаксиални линии, са с небалансирана форма. Атенюаторите, използвани с усукана двойка, са в балансирана форма.
Атенюаторът е едновременно линеен и реципрочен в зависимост от приложението, атенюаторът може да бъде еднопосочен или двупосочен. Когато веригата на атенюатора е направена симетрична, няма да има разлика между входния порт и изходния порт. В този случай като общо правило левият порт се счита за вход, а десният порт се счита за изход.
Атенюаторите се намират и като вградени схеми в генераторите на сигнали, както и като самостоятелни вериги. Самостоятелните атенюатори са поставени последователно между източника на сигнал и веригата на натоварване по пътя на сигнала. В такъв случай в допълнение към осигуряването на затихване, той трябва да съответства на импеданса на източника и импеданса на товара. Атенюатори се намират в радиокомуникационните и предавателните линии за намаляване на мощността на сигнала.
Видове атенюатори
Атенюаторите се предлагат както като фиксирани атенюатори, така и като регулируеми атенюатори. Мрежите с фиксирани атенюатори са известни като „подложки за атенюатори“. Те са достъпни за конкретни стойности от 0dB до 100dB. Атенюаторите често се намират в радиочестотните и оптичните приложения. Радиочестотните атенюатори се използват в електронните схеми, докато оптичните атенюатори намират приложение във влакнестата оптика.
Малко често срещани оформления на атенюатора са T конфигурация, pI конфигурация и L конфигурация. Тези конфигурации са от небалансиран тип. Балансираният тип T конфигурация и pI конфигурации се означават като „H“ конфигурация, съответно O конфигурация. Балансираният тип е симетрична верига, докато небалансираните типове са асиметрични вериги.
Т конфигурация Атенюатор
RF-базираният дизайн на атенюатора е от шест вида. Те са фиксиран тип, тип стъпка, непрекъснато променлив тип, програмируем тип, тип DC пристрастия и тип DC блокиране.
Фиксиран тип
При атенюаторите от фиксиран тип резисторната мрежа се заключва на предварително определена стойност на затихване. Те са заложени в пътя на сигнала, за да намалят мощността на предавания сигнал. Те могат да бъдат еднопосочни или двупосочни въз основа на изискванията за тяхното прилагане. Те могат да бъдат на разположение като повърхностно монтиране, вълновод или коаксиален тип. В чип-базиран дизайн различните видове материали, отложени върху топлопроводимата основа, развиват устойчивостта. Тази стойност на съпротивлението зависи от размерите на чипа и материалите, използвани за производството на чип.
Атенюатор с Pi конфигурация
Тип стъпка
Тези атенюатори са подобни на фиксираните атенюатори. Но при този тип е предвиден бутон за регулиране на стойностите на затихване. Те осигуряват стойности на затихване само от предварително калибрираните стъпки. В зависимост от приложението, атенюаторът може да се използва във формат чип, вълновод или коаксиален.
Непрекъснато променлив тип
При непрекъснато променлив тип стойността на затихване може да бъде променена ръчно на която и да е стойност на затихване от зададения зададен диапазон. При този тип резисторите, присъстващи в атенюаторната мрежа, се възстановяват с полупроводникови елементи, например MOSFET или PIN диод. В сравнение с пасивната резисторна мрежа, чрез промяна на напрежението във FET устройствата затихването може да варира с по-голяма разделителна способност. Тук е възможно да се променя затихването, като се използва ръчно или с помощта на електронни сигнали.
Програмируем тип
Този тип се нарича още популярно като „Цифров атенюатор на стъпки“. Този компонент се управлява от компютърно управляван външен управляващ сигнал. Те се контролират от логическите вериги TTL с обхват на размер на стъпка като 2,4,6, ......, 32. Ако се установи, че приложеното напрежение в този атенюатор е по-малко от 1V, се постига логическо ниво 0. За напрежения от 3V и по-високи е дадено логическо ниво 1. Горните логически нива се използват за управление на еднополюсни и двупосочни превключватели, които свързват редица атенюатори по сигналния път. Този тип се предлага и в USB дизайните с инсталирания софтуер.
DC пристрастия тип
Този тип атенюатор има капацитет както на входния порт, така и на изходния порт на устройството, който блокира постояннотоковите напрежения. По този начин, освен затихване на RF сигналите, този тип предава DC сигналите.
DC блокиращ тип
Този тип е подобен на типа DC Bias. Единствената разлика между тези две е начинът, по който DC сигналът е напълно блокиран, без алтернативен път да тече към изходния порт.
Оптични атенюатори
Те са подобни на RF атенюатора, но вместо електрически сигнали, те отслабват светлинните вълни. Този атенюатор поглъща или разсейва светлината според стойностите на затихване, без да променя формата на вълната. Подобно на RF атенюаторите, оптичните атенюатори също са проектирани като фиксирани, променливи, програмируеми и т.н. ... Те са проектирани въз основа на изискванията за приложение. Фиксираните оптични атенюатори използват легирани влакна, за да разпръснат светлината, дадена като вход. Променливите и програмируемите оптични атенюатори са тясно свързани с RF променливите и RF програмируемите атенюатори.
Затихване в мрежата
Затихването е намаляване на силата на сигнала. Това може да се намери както при аналогови, така и при цифрови сигнали. Затихването се измерва в децибели. В оптичните кабели затихването се измерва като брой децибели на крак. Кабелът с по-малко затихване на единица разстояние се счита за по-ефективен.
Затихването се наблюдава в комуникационните системи, когато сигналите се предават на големи разстояния. В контекста на компютърната мрежа затихването е загуба в силата на комуникацията или сигналите за данни при предаване на големи разстояния. С намаляването на скоростта на затихване предадените данни стават по-изкривени. Основните причини за затихване в компютърната мрежа са:
- Обхват - Както при кабелна, така и при безжична комуникация, когато сигнал се предава на големи разстояния, силата на сигнала постепенно намалява.
- Смущения- Смущенията от всякаква форма, като например физически препятствия, намаляват силата на предаваните сигнали.
Типичните стойности за затихване на линията в DSL мрежата варират от 5dB до 50dB. Тук затихването се измерва като загуба на сигнал между точката за достъп на доставчика и дома. По-ниска стойност на затихване по-добро качество на сигнала. За Wi-Fi мрежи се наблюдава динамично мащабиране на скоростта. Това автоматично регулира максималната скорост на данни на връзката нагоре или надолу в зависимост от качеството на предаване на линията.
Приложения на атенюатори
Някои от забележителните приложения на атенюаторите са както следва -
- Атенюаторите се използват като оборудване за контрол на силата на звука в излъчващите станции.
- За целите на тестването в лабораториите, за получаване на по-малки сигнали от напрежение, се използват атенюатори.
- Фиксираните атенюатори се използват за подобряване на съвпадението на импеданса във веригите.
- Те се използват за защита на веригите от повреди, причинени от стойности на високо напрежение.
- РЧ атенюаторите се използват за защитно разсейване на мощността при измерване на РЧ сигнали.
- Оптичните атенюатори се прилагат при оптична комуникация, за да съответстват правилно на нивата на предавателя и приемника.
Често задавани въпроси
1). Какво прави RF атенюаторът?
За да протестират системите от повреди, причинени от сигналите с висока мощност, които са твърде високи за обработка от веригата, RF атенюаторите помагат да се намали нивото на амплитуда на входния сигнал.
2). Какво е пасивен атенюатор?
Пасивният атенюатор е атенюаторна верига, съставена изцяло от резистори. Тази схема не изисква никакво захранване, за да функционира.
3). Как се измерва затихването?
Затихването се измерва като единици децибели на единица дължина на средата.
4). Каква е причината за затихването в оптичните влакна?
В оптичните влакна две основни причини за затихване са абсорбцията и разсейването.
5). Каква е ползата от Атенюатора за телевизионни сигнали?
Атенюатор, използван за телевизионни сигнали за регулиране на мощността на сигнала и намаляване на смущенията.
Атенюаторът помага за намаляване на нивата на сигнала. Тук разсейването на мощността на устройството зависи от повърхността и масата на резисторния материал, използван в неговата мрежа. Някои от важните характеристики на RF атенюатора са неговата точност, нисък коефициент на SWR, плоскочестотен отговор и повторяемост.
