전자 회로를 설계할 때 일반적으로 신호 증폭 문제를 해결해야 합니다. 즉, 진폭이나 전력이 증가합니다. 그러나 반대로 신호 레벨이 약해져야 하는 상황이 있습니다. 그리고 이 작업은 언뜻 보이는 것처럼 간단하지 않습니다.
감쇠기 란 무엇이며 어떻게 작동합니까?
감쇠기는 모양에 영향을 주지 않고 입력 신호의 진폭이나 전력을 의도적으로 그리고 일반적으로 줄이는 데 사용되는 장치입니다.
RF 애플리케이션에 사용되는 감쇠기의 기본 원리는 다음과 같습니다. 저항 또는 커패시터가 있는 전압 분배기. 입력 신호는 저항에 비례하여 저항 사이에 분배됩니다. 가장 간단한 솔루션은 두 저항의 분배기입니다. 이러한 감쇠기를 L자형 감쇠기(외국 기술문헌에서는 L자형)라고 한다. 입력과 출력은 이 비대칭 장치의 어느 쪽이든 될 수 있습니다. L자형 감쇠기의 특징은 입출력 정합의 손실이 적다는 것입니다.
감쇠기의 종류
실제로 L-감쇠기는 그다지 자주 사용되지는 않습니다. 주로 입력 및 출력 임피던스를 일치시키기 위한 것입니다.신호의 정규화 된 감쇠에 훨씬 더 널리 사용되는 것은 P 형 (외국 문헌 Pi - 라틴 문자 π에서) 및 T 형 장치입니다. 이 원칙을 사용하면 입력 및 출력 임피던스가 동일한 장치를 만들 수 있습니다(그러나 필요한 경우 다를 수 있음).
그림은 비대칭 장치를 보여줍니다. 소스와 부하는 양쪽에 동축 케이블 등의 언밸런스 라인으로 연결해야 합니다.
대칭 라인(트위스트 페어 등)의 경우 대칭 회로가 사용됩니다(이는 이전 장치의 변형일 뿐이지만 H형 및 O형 감쇠기라고도 함).
저항을 1개(2개) 추가하면 T-(H-)형 감쇠기가 브리지형이 됩니다.
감쇠기는 연결용 커넥터가 있는 완전한 장치로 산업적으로 이용 가능하지만 일반 회로의 일부로 인쇄 회로 기판에 만들 수도 있습니다. 저항성 및 용량 성 감쇠기는 신호를 왜곡하지 않고 스펙트럼에 새로운 고조파가 나타나거나 기존 고조파가 사라지지 않는 비선형 요소를 포함하지 않는 주요 이점이 있습니다.
저항성 감쇠기 외에도 다른 유형의 감쇠기가 있습니다. 산업 응용 분야에서 일반적으로 사용되는 것은 다음과 같습니다.
- 제한 및 편광 감쇠기 - 도파관의 구조적 특성을 기반으로 합니다.
- 흡수 감쇠기 - 신호 감쇠는 특별히 선택된 재료에 의한 전력 흡수로 인해 발생합니다.
- 광 감쇠기;
이러한 유형의 장치는 마이크로파 기술 및 광 주파수 범위에서 사용됩니다. 저주파 및 무선 주파수에서는 저항 및 커패시터를 기반으로 하는 감쇠기가 사용됩니다.
기본 특성
감쇠 계수는 감쇠기의 속성을 결정하는 주요 매개변수입니다. 이것은 데시벨로 측정됩니다.감쇠 회로를 통과한 후 신호 진폭이 몇 번 감소하는지 이해하려면 계수를 데시벨에서 시간으로 다시 계산해야 합니다. 신호 진폭을 N 데시벨만큼 감소시키는 장치의 출력에서 전압은 M 배 작습니다.
M=10(N/20) (전력의 경우 M=10(N/10)) .
역 재계산:
N=20⋅log10(M) (제곱 N=10⋅log의 경우10(중)).
따라서 Kosl=-3dB(값이 항상 감소하기 때문에 계수는 항상 음수임)인 감쇠기의 경우 출력 신호는 원본의 0.708 진폭을 갖습니다. 출력 진폭이 원래 진폭의 절반이면 Kosl은 대략 -6dB와 같습니다.
공식은 머릿속으로 계산하기가 상당히 복잡하므로 인터넷에 많이 있는 온라인 계산기를 사용하는 것이 좋습니다.
조정 가능한 장치(스텝 또는 스무드)의 경우 설정 제한이 지정됩니다.
또 다른 중요한 매개변수는 입력과 출력의 파동 임피던스(임피던스)입니다(일치할 수 있음). 이 임피던스와 관련된 것은 SWR(Standing Wave Ratio)과 같은 특성으로, 이는 상용 제품에 자주 표시됩니다. 순수 활성 부하의 경우 이 계수는 다음 공식으로 계산됩니다.
- VSW=ρ/R if ρ>R, 여기서 R은 부하 임피던스이고 ρ는 선파 임피던스입니다.
- VSW= ρ인 경우 R/ρ<>
VSW는 항상 1보다 크거나 같습니다. R=ρ이면 모든 전력이 부하로 전달됩니다. 이러한 값이 다를수록 손실이 커집니다. 따라서 VSW=1,2에서는 전력의 99%가 부하에 도달하고 VSW=3에서는 이미 75%에 도달합니다. 75옴 감쇠기를 50옴 케이블에 연결하면(또는 그 반대로) VSW=1.5이고 손실은 4%가 됩니다.
우리가 언급해야 할 다른 중요한 특성:
- 작동 주파수 범위;
- 최대 전력.
또한 정확도와 같은 매개 변수가 중요합니다. 이는 공칭 감쇠의 허용 편차를 의미합니다. 산업용 감쇠기의 경우 케이스에 특성이 인쇄되어 있습니다.
어떤 경우에는 장치의 힘이 중요합니다. 소비자에게 도달하지 못한 에너지는 감쇠기의 요소에서 소산되므로 과부하가 걸리지 않는 것이 중요합니다.
다양한 디자인의 저항 감쇠기의 기본 특성을 계산하는 공식이 있지만 번거롭고 로그가 포함되어 있습니다. 따라서 그것들을 사용하려면 최소한 계산기가 필요합니다. 따라서 자체 계산을 위해 특수 프로그램(온라인 포함)을 사용하는 것이 더 편리합니다.
조정 가능한 감쇠기
감쇠 계수와 VSW는 감쇠기를 구성하는 모든 요소의 정격에 영향을 받으므로 다음을 갖춘 장치를 만드십시오. 저항기 지속적으로 조정 가능한 매개변수로는 어렵습니다. 감쇠를 변경하여 VSW를 조정해야 하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이러한 문제는 이득이 1보다 작은 증폭기를 사용하여 해결할 수 있습니다.
이러한 장치는 트랜지스터 또는 연산 증폭기이러한 증폭기는 트랜지스터나 연산 증폭기로 구축할 수 있지만 선형성의 문제가 발생합니다. 넓은 주파수 범위에서 신호의 형태를 왜곡하지 않는 증폭기를 만드는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 훨씬 더 일반적인 것은 단계 제어입니다. 감쇠기는 직렬로 연결되고 감쇠기는 함께 추가됩니다. 감쇠해야 하는 회로는 바이패스됩니다(릴레이 접점 등.). 따라서 웨이브 임피던스를 변경하지 않고도 원하는 감쇠 계수를 얻을 수 있습니다.
BPT(광대역 변압기)를 기반으로 하는 부드러운 조정으로 신호를 감쇠하는 장치 설계가 있습니다. 입력/출력 일치 요구 사항이 낮을 때 아마추어 통신에 사용됩니다.
도파관 감쇠기의 부드러운 조정은 기하학적 치수를 변경하여 달성됩니다. 광 감쇠기는 감쇠를 부드럽게 조정할 수도 있지만 이러한 장치에는 렌즈, 광학 필터 등의 시스템이 포함되어 있기 때문에 설계가 다소 복잡합니다.
애플리케이션
감쇠기의 입력 및 출력 임피던스가 다른 경우 감쇠 기능 외에도 매칭 장치 역할을 할 수 있습니다. 예를 들어, 75옴과 50옴 케이블을 연결해야 하는 경우 적절한 등급의 케이블을 그 사이에 놓고 정규화된 감쇠와 함께 일치 정도를 수정할 수 있습니다.
수신 기술에서 감쇠기는 강력한 측면 방출로 입력 회로의 과부하를 방지하는 데 사용됩니다. 경우에 따라 약한 유용한 신호와 동시에 간섭 신호를 감쇠하면 상호 변조 노이즈 수준을 줄여 수신 품질을 향상시킬 수 있습니다.
측정 애플리케이션에서 감쇠기를 디커플링으로 사용하여 기준 신호 소스에 대한 부하의 영향을 줄일 수 있습니다. 광 감쇠기는 광섬유 통신 라인의 송수신 장비를 테스트하는 데 널리 사용됩니다. 실제 회선의 감쇠를 시뮬레이션하고 안정적인 통신의 조건과 경계를 결정하는 데 사용됩니다.
오디오 엔지니어링에서 감쇠기는 전력 제어 장치로 사용됩니다. 전위차계와 달리 에너지 손실이 적습니다. 여기서 웨이브 임피던스는 중요하지 않고 감쇠만 중요하기 때문에 부드러운 조절을 제공하는 것이 더 쉽습니다. 텔레비전 케이블 네트워크에서 감쇠기는 TV 입력의 과부하를 제거하고 수신 조건에 관계없이 전송 품질을 유지할 수 있도록 합니다.
가장 복잡한 장치가 아니기 때문에 감쇠기는 무선 주파수 회로에서 가장 광범위한 응용 분야를 찾고 다양한 문제를 해결할 수 있습니다. 마이크로파 및 광 주파수에서 이러한 장치는 다르게 제작되며 복잡한 산업 조립품입니다.
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