Ослабители отражения и контролируемое несоответствие
Аттенюатор отражения снижает уровень сигнала не только за счет потерь на входе в компоненты, но и за счет преднамеренного создания контролируемого несоответствия между источником и нагрузкой. Вместо того чтобы стремиться к идеальному совпадению, сеть спроектирована таким образом, что часть энергии отражается обратно к источнику.
Этот подход иногда используется в:
- Точное управление уровнем в установках для измерения радиочастотных параметров.
- Калибровка чувствительности приемника с известным несоответствием
- Изучение поведения устройств в неидеальных условиях КСВН
- Специализированные модули аттенюаторов, в конструкции которых отраженная мощность является неотъемлемой частью.
Затухание, коэффициент отражения и КСВН
В простом аттенюаторе отражательного типа доступная мощность от источника частично передается на нагрузку, а частично отражается. Это поведение характеризуется коэффициентом отражения Γ (гамма):
Γ = (Z L − Z 0 ) / (Z L + Z 0 )
- Z L – сопротивление нагрузки (в общем случае комплексное)
- Z 0 – сопротивление системы или линии (например, 50 Ом)
Величина Γ напрямую связана с коэффициентом отражения (RL) и КСВН:
- Возвратные потери: RL = −20 × log 10 |Γ| (дБ)
- КСВ: КСВ = (1 + |Γ|) / (1 − |Γ|)
В аттенюаторе отражений суммарное затухание, воспринимаемое нагрузкой, определяется тем, какая мощность фактически передается после отражений. Калькулятор использует целевое затухание и Z0 для вычисления соответствующего коэффициента отражения и импеданса, воспринимаемых линией.
Подача энергии в системе с несогласованными параметрами.
Доля доступной мощности источника, передаваемая нагрузке, составляет:
P delivered / P available = 1 − |Γ|²
В децибелах ослабление A дБ только из-за несоответствия составляет:
A dB = −10 × log 10 (1 − |Γ|²)
При малых значениях |Γ| это ослабление незначительно; при больших значениях |Γ| передаваемая мощность значительно снижается. Калькулятор ослабления отражения переворачивает это соотношение: вы вводите желаемое ослабление, и он вычисляет требуемое значение |Γ| и соответствующий КСВ.
Примеры значений ослабления, основанного на несоответствии.
В таблице ниже показано, как коэффициент отражения, КСВН и потери из-за несоответствия соотносятся друг с другом:
| |Г| | КСВ | Потери из-за несоответствия (дБ) | Выделяемая мощность (%) |
|---|---|---|---|
| 0.1 | ≈ 1,22 | ≈ 0,043 дБ | ≈ 99% |
| 0,316 | ≈ 1,93 | ≈ 0,5 дБ | ≈ 89% |
| 0,5 | ≈ 3.0 | ≈ 1,25 дБ | ≈ 75% |
| 0,707 | ≈ 5,83 | ≈ 3,0 дБ | ≈ 50% |
Эти значения показывают, что потеря 3 дБ только из-за несоответствия соответствует |Γ| ≈ 0,707, что является очень плохим согласованием (КСВ ≈ 5,8:1) и, как правило, неприемлемо в стандартных радиочастотных системах. Поэтому аттенюаторы отражений — это специализированные инструменты, а не замена правильно подобранным прокладкам.
Использование калькулятора аттенюатора отражения
- Установите сопротивление системы: введите Z 0 для вашей линии или прибора, обычно это 50 Ом или 75 Ом.
- Введите целевое затухание из-за несоответствия: укажите затухание в дБ, которого вы хотите достичь исключительно за счет отражения.
- Проверьте рассчитанные параметры отражения: инструмент выдает значение |Γ|, КСВН и потери на рассогласование, а также эквивалентное сопротивление нагрузки, если предполагается простое резистивное рассогласование.
- Перевод в реальные значения сопротивлений: Для простых отражательных цепей калькулятор может предложить комбинации последовательных или параллельных резисторов, обеспечивающие требуемое рассогласование в точке Z0 .
Рекомендации по проектированию аттенюаторов, основанных на отражении света.
- Используйте с осторожностью в реальных системах: высокое КСВ может создавать нагрузку на усилители мощности и вызывать непредсказуемое поведение фильтров, ответвителей и других радиочастотных компонентов.
- Для повседневного использования предпочтительнее использовать согласованные аттенюаторы: аттенюаторы с постоянным импедансом типа π, T или мостовой Т обычно лучше подходят для стандартного контроля уровня и изоляции.
- Используйте аттенюаторы отражения только для специальных испытаний: они наиболее полезны, когда вам намеренно необходимо контролировать несоответствие для проверки надежности устройства или калибровки.
- Учитывайте зависимость от частоты: реальные нагрузки могут быть не чисто резистивными; их импеданс и поведение при отражении могут меняться в зависимости от частоты, поэтому проводите измерения или моделирование в интересующем вас диапазоне.
Калькулятор аттенюатора отражения фокусируется на взаимосвязи между затуханием, коэффициентом отражения и КСВН, помогая вам проектировать контролируемые рассогласования для радиочастотных испытаний, характеризации приемников и анализа наихудшего сценария в системах связи.
