在設計電子電路時，您通常必須解決放大信號的問題——增加它們的幅度或功率。但是在某些情況下，信號電平必須相反地被削弱。而這項任務並不像乍看起來那麼簡單。
什麼是衰減器及其工作原理
衰減器是一種裝置，用於在不影響其形狀的情況下有意且通常地降低輸入信號的幅度或功率。
用於射頻應用的衰減器的基本原理是 帶有電阻或電容的分壓器.輸入信號與電阻成比例地分佈在電阻之間。最簡單的解決方案是兩個電阻的分壓器。這樣的衰減器稱為L型衰減器（國外技術文獻中的L型）。輸入和輸出可以是這個不對稱設備的任何一側。 L形衰減器的特點是輸入/輸出匹配損耗低。
衰減器的類型
在實踐中，L 衰減器並不經常使用——主要用於匹配輸入和輸出阻抗。更廣泛用於信號歸一化衰減的是 P 型設備（在外國文獻中 Pi - 來自拉丁字母 π）和 T 型設備。此原理允許您創建具有相同輸入和輸出阻抗的設備（但如有必要可以不同）。
該圖顯示了不對稱設備。它們的源和負載必須用不平衡線連接 - 同軸電纜等。
對於對稱線（雙絞線等），使用對稱電路 - 有時稱為 H 型和 O 型衰減器，儘管這些只是以前設備的變體。
通過添加一（兩個）電阻，T-（H-）型衰減器變為橋式。
衰減器在工業上作為帶有連接器的完整設備提供，但它們也可以作為通用電路的一部分在印刷電路板上製作。電阻式和電容式衰減器有一個主要優勢 - 它們不包含非線性元件，不會使信號失真，也不會導致頻譜中出現新的諧波以及現有諧波的消失。
除了電阻衰減器，還有其他類型的衰減器。工業應用中常用的有：
- 限幅和偏振衰減器——基於波導的結構特性；
- 吸收衰減器——信號衰減是由特殊選擇的材料吸收功率引起的；
- 光衰減器；
這些類型的設備用於微波技術和光頻率範圍內。在低頻和射頻下，使用基於電阻器和電容器的衰減器。
基本特徵
衰減係數是決定衰減器性能的主要參數。這是用分貝來衡量的。要了解信號幅度在通過衰減電路後下降了多少倍，您必須重新計算從分貝到倍的係數。在將信號幅度降低 N 分貝的設備的輸出端，電壓將減少 M 倍：
M=10(ñ/20) （對於功率，M=10(ñ/10)) .
逆重新計算：
N=20⋅log10(M) (對於功率 N=10⋅log10(M))。
因此，對於 Kosl=-3 dB 的衰減器（係數始終為負，因為該值始終在減小），輸出信號的幅度將是原始信號的 0.708。如果輸出幅度是原始幅度的一半，那麼 Kosl 大約等於 -6 dB。
公式在你的腦海中計算起來相當複雜，所以最好使用在線計算器，網上有很多。
對於可調設備（步進或平滑），指定了設置限制。
另一個重要參數是輸入和輸出上的波阻抗（阻抗）（它們可能重合）。與此阻抗相關的是諸如駐波比 (SWR) 之類的特性，該特性通常在商業製造的產品上標明。對於純有功負載，該係數由以下公式計算：
- 如果 ρ>R，則 VSW=ρ/R，其中 R 是負載阻抗，ρ 是線路波阻抗。
- VSW= R/ρ 如果 ρ<>
VSW 始終大於或等於 1。如果 R=ρ，則所有功率都傳輸到負載。這些值差異越大，損失越大。因此，在 VSW=1,2 時，99% 的功率將到達負載，而在 VSW=3 時 - 已經達到了 75%。如果將 75 歐姆衰減器連接到 50 歐姆電纜（反之亦然），則 VSW=1.5，損耗將為 4%。
我們應該提到的其他重要特徵：
- 工作頻率範圍；
- 最大功率。
同樣重要的是精度等參數 - 它表示衰減與標稱值的允許偏差。對於工業衰減器，特性印在外殼上。
在某些情況下，設備的功率很重要。沒有到達消費者的能量會消散在衰減器的元件上，因此不要過載是至關重要的。
有計算各種設計的阻性衰減器基本特性的公式，但比較繁瑣且包含對數。因此，要使用它們，您至少需要一個計算器。因此，使用專門的程序（包括在線程序）進行自我計算更為方便。
可調衰減器
衰減係數和 VSW 受組成衰減器的所有元件的額定值的影響，因此創建具有 電阻器 具有連續可調的參數是困難的。通過改變衰減，需要調整 VSW，反之亦然。這些問題可以通過使用增益小於 1 的放大器來解決。
這種設備是用晶體管或 運算放大器這種放大器可以用晶體管或運算放大器構建，但會出現線性問題。創建一個在寬頻率範圍內不會使信號形狀失真的放大器並不容易。更常見的是步進控制 - 衰減器串聯連接，它們的衰減加在一起。那些需要衰減的電路被繞過（繼電器觸點 ETC。）。因此，在不改變波阻抗的情況下獲得了所需的衰減係數。
有一些基於寬帶變壓器（BPT）的平滑調整信號衰減裝置的設計。當輸入/輸出匹配要求較低時，它們用於業餘通信。
通過改變幾何尺寸來實現波導衰減器的平滑調諧。光學衰減器也可用於衰減平滑調諧，但此類設備的設計相當複雜，因為它們包含透鏡、濾光片等系統。
應用
如果衰減器具有不同的輸入和輸出阻抗，那麼它除了具有衰減的功能外，還可以充當匹配器件。例如，如果您需要連接 75 ohm 和 50 ohm 電纜，您可以在它們之間放置一個適當額定值的電纜，並與歸一化衰減一起校正匹配程度。
在接收技術中，衰減器用於避免輸入電路因強大的側發射而過載。在某些情況下，即使與微弱的有用信號同時衰減干擾信號，也可以通過降低互調噪聲水平來提高接收質量。
在測量應用中，衰減器可用作去耦，以減少負載對參考信號源的影響。光衰減器廣泛用於測試光纖通信線路的發射/接收設備。它們用於模擬真實線路中的衰減，並確定穩定通信的條件和邊界。
在音頻工程中，衰減器用作功率控制設備。與電位器不同，它們這樣做的能量損失更少。這裡更容易提供平滑調節，因為波阻抗無關緊要 - 只有衰減很重要。在有線電視網絡中，衰減器消除了電視輸入的過載，無論接收條件如何，都可以保持傳輸質量。
衰減器不是最複雜的器件，它在射頻電路中的應用最為廣泛，可以解決各種問題。在微波和光頻率下，這些設備的製造方式不同，它們是複雜的工業組件。
相關文章：
