تضعیف کننده های ثابت و متغیر (Attenuator)

تضعیف کننده ها (Attenuator)

فرآیند تضعیف نشان دهنده انتقال انواع مختلف انرژی مانند الکتریسیته، اطلاعات، فرکانس رادیویی و موارد دیگر است که از طریق عنصر بین دو دستگاه متصل کاهش می یابد. در حالی که این فرآیند می تواند مشکلی در سیستم های بی سیم و اتصالات رادیویی باشد، اما در دستگاه های الکترونیکی کاربرد بسیار خوبی دارد.

وقتی صحبت از توضیحات فنی این دستگاه می شود، تضعیف کننده شکل خاصی از مدار الکتریکی با دو پورت است که با مقاومت ساخته شده اند. هدف اصلی آنها تقسیم توان ولتاژ است. ضمناً یک تقسیم بندی مربوط به تعادل این دستگاه وجود دارد که می تواند کواکسیال یا نامتعادل و متعادل باشد که به آن تضعیف کننده جفت تابیده می گویند.

هدف اصلی یک تضعیف کننده کاهش توان انتقال یافته به برخی از وسایل الکتریکی است که راهی عالی برای جلوگیری از مشکلات اتصال کوتاه است. دو نوع متداول از تضعیف کننده ها ثابت و متغیر هستند. در این مقاله قصد داریم شما را با ویژگی های اصلی تضعیف کننده های ثابت و متغیر آشنا کنیم و در مورد تفاوت های آنها بیشتر توضیح دهیم.

تضعیف کننده ثابت (Fixed Attenuator)

ویژگی اصلی این مدل این است که می توانید حجم سیگنال را تنظیم کرده و انتقال آن را با این دستگاه کنترل کنید. همچنین می‌توانید این مدل را در اندازه‌گیری فرکانس‌ها و سیگنال‌های مختلف اعمال کنید زیرا می‌تواند سیگنال انتقال‌یافته را کاهش داده و مقدار دقیقی را ارائه دهد. وقتی صحبت از سیگنال های مایکروویو می شود، می تواند قدرت را کاهش دهد و امواج را تغییر مسیر دهد. علاوه بر این، دستگاه های اندازه گیری مورد استفاده برای اندازه گیری فرکانس ها را از آسیب دیدن تحت ولتاژ بالاتر محافظت می کند.

مدل های مختلفی نیز وجود دارد که مربوط به محدوده فرکانس هایی است که می توانند پشتیبانی کنند. K-Band محدوده بین 18 تا 26.5 گیگاهرتز، Ka-Band 26.5 تا 40 GHz، Q-Band از 33 تا 50، U-Band تا 60، V-Band تا 70، e-Band تا 90، W- را پشتیبانی می کند. باند به 110، F به 140، باند D به 170، باند G از 140 تا 220، H به 260 و باند J با محدوده 220 تا 325 گیگاهرتز.

عملکرد تضعیف کننده ثابت

تضعیف کننده ثابت شامل یک قطعه دی الکتریک است که با لایه مقاومتی پوشانده شده است. در مرکز موجبر به موازات Emax قرار می گیرد. این قطعه موازی با شدت میدان الکتریکی ورودی است سپس می تواند حداقل مقدار سیگنال ورودی را جذب کند. اگر به صورت عمود باشد میرایی لازم را جذب می کند. وقتی میدان الکتریکی از لایه عبور می کند می تواند جریان القا کند. جریان القایی روی لایه مقاومتی در اثر موج فرودی منجر به اتلاف توان به شکل گرما می شود که چیزی جز تضعیف انرژی مایکروویو نیست.

تضعیف کننده متغیر (Variable Attenuator)

تضعیف کننده های متغیر در حالی که دارای بسیاری از ویژگی های مشابه است، محدودیت سیگنال ها انعطاف پذیر است و نیازی به اعمال تنظیمات خاصی نیست. کاربرد عالی این دستگاه برای سیگنال هایی است که ثابت نیستند، اما متغیرتر هستند. بنابراین، می توانید محدوده فرکانس مورد نیاز را تنظیم کنید و این مدل آنها را پوشش می دهد.

شما می توانید فرآیند را هم به صورت دستی و هم با نرم افزار کنترل کنید. همچنین در مقایسه با تضعیف کننده های ثابت مقاومت بسیار بالاتری دارند و حداکثر آن تا ۹۰ دسی بل است در حالی که ثابت ها حدود ۳۰ دسی بل محدودیت دارند. همچنین، می‌توانید طیف گسترده‌ای از مدل‌های مرتبط با فرکانس‌هایی را که می‌توانند پوشش دهند، از مدل‌هایی با حداقل ۱۸ گیگاهرتز تا مدل‌هایی که می‌توانند فرکانس‌های تا ۳۲۵ گیگاهرتز را پوشش دهند، بیابید.

استفاده اصلی از مدل متغیر برای فرآیندهایی است که در آن دقت مهمترین عامل نیست و در آن الکتریسیته آنالوگ فعال است. با این حال، تعیین محدوده فرکانس برای اعمال مدل مناسب ضروری است.

عملکرد تضعیف کننده متغیر

در این نوع تضعیف کننده از میکرو متر استفاده می کنیم که با لایه مقاومتی که در داخل مسیر سیگنال موج قرار می گیرد، متصل می شود. با تنظیم میکرو متر می توانیم المان های مقاومتی را وارد کرده و تضعیف سیگنال را کنترل کنیم.

تفاوت بین تضعیف کننده ثابت و متغیر

همانطور که می بینید، ویژگی اصلی یک تضعیف کننده ثابت این است که می توانید خروجی و محدودیت آن را تعیین کنید که همیشه یکسان باقی می ماند. از طرف دیگر، مدل متغیر برای آن دسته از گزینه هایی که سیگنال دائمی نیست استفاده می شود.

با بررسی الزامات مربوط به محدودیت فرکانس ها و محدودیت های دسی بل می توانید تعیین کنید که کدام یک از آنها نیاز دارید. به عنوان مثال، یک مدل خاص از تضعیف کننده متغیر می تواند تا ۲۰ دسی بل را پوشش دهد، در حالی که مدل ثابت دقیق تر است و شما می توانید تضعیف مناسب را برای سیگنال تعیین کنید، مانند ۵ دسی بل، ۱۵ دسی بل و بیشتر.

تضعیف کننده فرکانس رادیویی (RF Attenuator)

تضعیف کننده اساساً یک سیگنال ورودی را می گیرد و آن را ضعیف می کند و با توجه به امپدانس مقاومتی خاص در ورودی و امپدانس خروجی که ورودی و خروجی معمولاً یکسان هستند، توان آن سیگنال را با یک عامل خاص کاهش می دهد. در هر صورت این مقاومت ها باید توان اتلاف توان کافی را داشته باشند تا زمانی که ورودی با توان نسبتاً بالا اعمال می شود نسوزند معمولاً در نمودارهای شماتیک از چپ به راست می رویم.

بنابراین فرض می کنیم که ورودی در سمت چپ و خروجی در سمت راست در هر دو مورد است، اما پد تضعیف کننده ایده آل باید برگشت پذیر باشد، یعنی باید بتوانید ورودی را در خروجی تعویض کنید و نتیجه یکسانی را بدست آورید زیرا مدار متقارن این مقاومت ها نباید هیچ واکنشی داشته باشند، بنابراین باید به طور کلی مقاومت هایی با وات بالا با ترکیب کربن باشند، مثال خوبی از کاربرد یک پد تضعیف کننده نامتعادل زمانی است که می خواهید یک تقویت کننده خطی پرقدرت را برای اهداف رادیویی هام راه اندازی کنید، اما این تقویت کننده فقط به چند وات ورودی نیاز دارد مثلاً پنج یا ده یا شاید حتی کمتر از پنج وات، اما فرستنده شما خروجی نسبتاً بالایی دارد مثلاً صد وات. شما آن ۱۰۰ وات را در امپدانس غیر واکنشی ۵۰ اهم کاهش می دهید و می خواهید آن صد وات یا هر چیز دیگری را به تنها چند وات یا احتمالاً حتی کمتر از بسیاری از تقویت کننده های خطی کاهش دهید.

با این حال به گونه ای طراحی شده اند که حدود صد وات را می پذیرند و در واقع حتی به حدود صد وات ورودی نیاز دارند، بنابراین برای چنین تقویت کننده های خطی نیازی به پد تضعیف کننده ندارید، اما تقریباً همیشه با کابل کواکسیال تغذیه می شوند. خط انتقال تک سر یا نامتعادل و تقریباً همیشه دارای امپدانس مشخصه در استفاده از رادیو ham 50 یا گاهی از نظر فنی پنجاه و دو اهم است. اکنون در این مورد ما یک پد تضعیف کننده متعادل داریم که دارای کاربردهای بالقوه بسیار متنوع تری است، ممکن است بخواهید از آن در ورودی گیرنده گیرنده حساس استفاده کنید.

گاهی اوقات حتی می خواهید از یک تضعیف کننده کم مصرف در مدار گیرنده استفاده کنید، به عنوان مثال اگر یک ایستگاه بسیار پرقدرت در مجاورت خود دارید و باید توانی را که به گیرنده خود وارد می کند کاهش دهید. بنابراین گیرنده را در کل طیف دریافتی مورد نظر خود تعریف نمی کند، اما البته پس از آن سیگنال های مورد نظر را نیز کاهش خواهید داد، اما بهتر از بارگذاری بیش از حد گیرنده شما است، این موارد تنها چند کاربرد در عبارت تضعیف کننده هستند.

نواع دیگر تضعیف کننده

علاوه بر دو مدل رایج، می‌توانید گزینه‌های قابل برنامه‌ریزی، DC Bias، DC blocking model و optical را نیز اعمال کنید. وقتی صحبت از مدل‌های نوری می‌شود، هدف مشابه مدل‌های استاندارد را دارد، اما داده‌های منتقل شده از طریق فرکانس‌های نور را محدود می‌کند. به عنوان مثال، می توانیم آن را برای کابل های نوری که برای انتقال اینترنت پرسرعت استفاده می شود، اعمال کنیم.

نوع مسدود کننده DC سیگنال داخل دستگاه را محدود و بسته می کند. بایاس DC به سیگنال های DC اجازه ورود و خروج می دهد. وقتی صحبت از یک گزینه قابل برنامه ریزی به میان می آید، ویژگی عالی این است که می توانید از نرم افزار برای کنترل سیستم و ویرایش حجم های مختلف محدودیت ها استفاده کنید.

استفاده در مخابرات

ویژگی بزرگ این فناوری این است که می تواند در انتقال سیگنال های تلویزیونی و رادیویی کمک کند. همچنین قبلاً به استفاده از کابل های نوری نیز اشاره کردیم. علاوه بر این، در شبکه‌های بی‌سیم نیز استفاده می‌شود و می‌تواند از سیگنال Wi-Fi با کیفیت بالاتر، انتقال دیجیتال اطلاعات از طریق کابل‌ها و موارد دیگر پشتیبانی کند.

بیشترین کاربرد این سیستم را می‌توان در تجهیزات ایستگاه‌های رادیویی و تلویزیونی، تست دستگاه‌های مختلف و یا حتی در فرآیندهای پیشرفته‌تر مشاهده کرد زیرا می‌تواند قدرت را به نقاط بسیار پایین کاهش دهد. همچنین برای اتصال به اینترنت مدرن بسیار مهم هستند زیرا ثبات و سرعت بالاتری را برای سیستم فراهم می کنند.

علاوه بر این، می تواند به سازندگان کمک کند تا ایمنی لوازم خود را بهبود بخشند زیرا ادغام تضعیف کننده ها از خطرات اتصال کوتاه جلوگیری می کند. همچنین، تجهیزات دارای محدودکننده‌های یکپارچه نمی‌توانند هیچ مشکلی در پایداری و توان خروجی داشته باشند.