Основы работы Т-образного аттенюатора для согласованных линий электропередачи
Т-образный аттенюатор использует три резистора, расположенных в форме буквы «Т»: два последовательно соединенных резистора в сигнальном тракте и один параллельный резистор, подключенный к земле. При правильном выборе значений резисторов Т-образный аттенюатор обеспечивает заданное ослабление сигнала, сохраняя при этом желаемое входное и выходное сопротивление.
В системе с характеристическим импедансом Z₀ (например, 50 Ом, 75 Ом или 600 Ом) правильно спроектированный тройниковый аттенюатор может:
- Снизьте уровень сигнала на заданное количество децибел (дБ).
- Обеспечьте приблизительное значение Z 0 как для источника, так и для нагрузки.
- Улучшить показатели возвратных потерь и уменьшить отражения.
- Защитите чувствительные этапы от чрезмерного энергопотребления.
Уравнения затухания и сопротивления
Для симметричного Т-образного аттенюатора с равными входным и выходным импедансами Z₀ и целевым ослаблением A дБ определите коэффициент ослабления напряжения:
K = 10 (A dB / 20) (K > 1 для затухания)
Требуемые значения резисторов:
-
Последовательно включенные резисторы (R <sub>s</sub> , один на входе и один на выходе):
R s = Z 0 × (K − 2) / (K + 2) -
Шунтирующий резистор ( Rsh подключен к земле в Т-образном соединении):
R sh = 4 × K × Z 0 / (K² − 4)
Эти выражения позволяют получить площадку с постоянным импедансом при нагрузке Z₀ . Калькулятор применяет их автоматически, поэтому вам нужно указать только Z₀ и A дБ .
Следует отметить, что симметричный Т-образный аттенюатор требует минимального ослабления в несколько дБ (K должно быть > 2 для положительных значений R). Для очень малых значений ослабления часто используются другие топологии или переменные аттенюаторы.
Типичные уровни ослабления и соотношения мощности
В таблице ниже показано, как изменяются напряжение и мощность при распространенных значениях затухания:
| Затухание (дБ) | Коэффициент мощности (P на выходе / P на входе ) | Отношение напряжений (V на выходе / V на входе ) | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| 6 дБ | ≈ 0,25 | ≈ 0,50 | Общее снижение уровня, умеренная изоляция |
| 10 дБ | 0.1 | ≈ 0,316 | Защита приемников, регулировка усиления линии. |
| 20 дБ | 0,01 | 0.1 | Строгая изоляция между этапами |
| 30 дБ | 0,001 | ≈ 0,0316 | Тестовые сигналы очень низкого уровня, точные измерения. |
Использование калькулятора ослабления сигнала в форме тройника.
- Установите сопротивление системы: введите Z 0 , чтобы оно соответствовало вашей линии или оборудованию (50 Ом, 75 Ом, 600 Ом и т. д.).
- Введите желаемое затухание: укажите затухание в дБ (например, 6, 10, 20). Калькулятор вычислит значение K и использует его в расчетных уравнениях.
- Считайте значения резисторов: прибор выдает значения R s (используется как на входе, так и на выходе) и R sh (шунтирующий резистор относительно земли).
- Выбирайте реальные компоненты: подберите резисторы с наиболее близкими стандартными значениями и проверьте результирующее затухание и согласование, особенно при работе с высокоточными радиочастотными или аудиокомпонентами.
Пример решения задачи – аттенюатор 20 дБ в системе с сопротивлением 50 Ом.
- Z 0 = 50 Ом
- A дБ = 20 дБ → K = 10 (20/20) = 10
Последовательные резисторы:
R s = 50 × (10 − 2) / (10 + 2) = 50 × 8 / 12 ≈ 33.3 Ω
Шунтирующий резистор:
R sh = 4 × 10 × 50 / (10² − 4) = 2000 / 96 ≈ 20.8 Ω
На практике можно выбрать значения E24, например, 33 Ом для Rs и 20 Ом или 21 Ом для Rsh , а затем проверить точное затухание и входное сопротивление с помощью симулятора или анализатора сети.
Рекомендации по проектированию амортизаторов для ти
- Проверьте номинальную мощность резисторов: для сигналов высокого уровня рассчитайте мощность каждого резистора при максимальном входном напряжении и примените значительное снижение номинальной мощности.
- Следите за суммарными потерями: при каскадном соединении нескольких контактных площадок общие потери на входе могут быть значительными; планируйте структуру усиления, исходя из наихудшего сценария затухания.
- Учитывайте частотный диапазон: на высоких частотах паразитная индуктивность и емкость влияют на характеристики. Используйте подходящие ВЧ-резисторы и компактную компоновку.
- Выбирайте между Т-образными и П-образными контактными площадками с умом: Т-образные площадки могут быть проще в реализации в некоторых конфигурациях или условиях, близких к симметричным, в то время как П-образные площадки часто удобны в несимметричных коаксиальных системах. Калькулятор для каждой топологии поможет вам быстро сравнить варианты.
Этот калькулятор аттенюаторов в форме тройника ускоряет переход от целевого ослабления в дБ к реальным значениям сопротивления, помогая вам создавать согласованные аттенюаторы для радиочастотных трактов, аудиолиний, лабораторных приборов и производственных испытательных установок.
