عند تطوير الدوائر الإلكترونية ، عادة ما يكون من الضروري حل مشكلة تضخيم الإشارات - زيادة اتساعها أو قوتها. ولكن هناك حالات يكون فيها مستوى الإشارة مطلوبًا ، على العكس من ذلك ، أن يضعف. وهذه المهمة ليست بهذه البساطة التي تبدو للوهلة الأولى.
محتوى
ما هو المخفف وكيف يعمل
المخفف هو جهاز لتقليل سعة أو قوة إشارة الدخل عن قصد وبشكل طبيعي دون تشويه شكلها.
مبدأ تشغيل المخففات المستخدمة في نطاق التردد اللاسلكي - مقسم جهد بمقاومات أو مكثفات. يتم توزيع إشارة الدخل بين المقاومات بما يتناسب مع المقاومات. أبسط حل هو مقسم مقاومين. يسمى هذا المخفف على شكل حرف L (في الأدبيات الفنية الأجنبية - على شكل حرف L). يمكن أن يعمل أي من جانبي هذا الجهاز غير المتوازن كمدخلات ومخرجات.ميزة G-attenuator هي انخفاض مستوى الخسائر عند مطابقة المدخلات والمخرجات.
أنواع المخففات
في الممارسة العملية ، لا يتم استخدام G-attenuator كثيرًا - بشكل أساسي لمطابقة مقاومات الإدخال والإخراج. تُستخدم الأجهزة من النوع P (في الأدبيات الأجنبية Pi - من الحرف اللاتيني π) والأجهزة من النوع T على نطاق أوسع بكثير للتوهين الطبيعي للإشارات. يتيح لك هذا المبدأ إنشاء أجهزة بنفس مقاومة الإدخال والإخراج (ولكن ، إذا لزم الأمر ، يمكنك استخدام أجهزة مختلفة).
يوضح الشكل الأجهزة غير المتوازنة. يجب أن يكون المصدر والحمل متصلين بهما بخطوط غير متوازنة - كبلات متحدة المحور ، إلخ. من أي اتجاه.
بالنسبة للخطوط المتوازنة (الزوج الملتوي ، وما إلى ذلك) ، يتم استخدام الدوائر المتوازنة - يطلق عليها أحيانًا مخففات من النوع H و O ، على الرغم من أن هذه مجرد أشكال مختلفة من الأجهزة السابقة.
بإضافة واحد (اثنين) من المقاومات ، يتم تحويل أنواع المخفف T- (H-) إلى أنواع جسرية.
يتم إنتاج المخففات من قبل الصناعة في شكل أجهزة كاملة مع موصلات للتوصيل ، ولكن يمكن أيضًا صنعها على لوحة دوائر مطبوعة كجزء من دائرة عامة. المخففات المقاومة والسعة لها ميزة جدية - فهي لا تحتوي على عناصر غير خطية ، والتي لا تشوه الإشارة ولا تؤدي إلى ظهور توافقيات جديدة في الطيف واختفاء الموجود منها.
بالإضافة إلى المقاومة ، هناك أنواع أخرى من المخففات. تستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا الصناعية:
- مخففات الحد والاستقطاب - بناءً على خصائص تصميم الأدلة الموجية ؛
- المخففات الممتصة - يؤدي توهين الإشارة إلى امتصاص الطاقة بواسطة مواد مختارة خصيصًا ؛
- المخففات البصرية
تستخدم هذه الأنواع من الأجهزة في تقنية الميكروويف وفي نطاق تردد الضوء. في الترددات المنخفضة والراديو ، يتم استخدام المخففات القائمة على المقاومات والمكثفات.
الخصائص الرئيسية
المعلمة الرئيسية التي تحدد خصائص المخففات هي معامل التوهين. يقاس بالديسيبل. لفهم عدد المرات التي ينخفض فيها اتساع الإشارة بعد المرور عبر دائرة التخفيف ، من الضروري إعادة حساب المعامل من ديسيبل إلى مرات. عند خرج جهاز يقلل من سعة الإشارة بمقدار N ديسيبل ، سيكون الجهد أقل بـ M مرات:
م = 10(ن/20) (للقوة - م = 10(ن/10)) .
الحساب العكسي:
N = 20⋅log10(M) (للقوة N = 10⋅log10(م)).
لذلك ، بالنسبة للمخفف مع Kosl \ u003d -3 ديسيبل (يكون المعامل سالبًا دائمًا ، نظرًا لأن القيمة تتناقص دائمًا) ، سيكون لإشارة الخرج سعة 0.708 من الأصل. وإذا كانت سعة الخرج أقل مرتين من السعة الأصلية ، فإن Kosl يساوي تقريبًا -6 ديسيبل.
الصيغ معقدة للغاية بالنسبة للحسابات الذهنية ، لذلك من الأفضل استخدام الآلات الحاسبة عبر الإنترنت ، والتي يوجد الكثير منها على الإنترنت.
بالنسبة للأجهزة القابلة للتعديل (المتدرجة أو الملساء) ، يشار إلى حدود الضبط.
معلمة أخرى مهمة هي مقاومة الموجة (الممانعة) عند المدخلات والمخرجات (يمكن أن تكون هي نفسها). ترتبط هذه المقاومة بخاصية مثل نسبة الموجة الدائمة (SWR) - وغالبًا ما يشار إليها في المنتجات الصناعية. بالنسبة للحمل المقاوم البحت ، يتم حساب هذا المعامل بالصيغة:
- SWR = ρ / R إذا كانت> R ، حيث R هي مقاومة الحمل و هي مقاومة الموجة للخط.
- SWR = R / ρ إذا ρ <R.
تكون SWR دائمًا أكبر من أو تساوي 1. إذا كانت R = ρ ، يتم نقل كل الطاقة إلى الحمل. وكلما زاد اختلاف هذه القيم ، زادت الخسارة.لذلك ، مع SWR = 1.2 ، ستصل 99٪ من الطاقة إلى الحمل ، ومع SWR = 3 - 75٪ بالفعل. عند توصيل مخفف 75 أوم بكابل 50 أوم (أو العكس) ، SWR = 1.5 وستكون الخسارة 4٪.
ميزات مهمة أخرى يجب ذكرها:
- نطاق تردد التشغيل
- الطاقة القصوى.
من المهم أيضًا وجود معلمة مثل الدقة - فهي تعني الانحراف المسموح به للتوهين عن القيمة الاسمية. بالنسبة للمخففات الصناعية ، يتم تطبيق الخصائص على العلبة.
في بعض الحالات ، تكون قوة الجهاز مهمة. يتم تبديد الطاقة التي لم تصل إلى المستهلك بواسطة عناصر المخفف ، لذلك من الضروري منع الحمل الزائد.
توجد صيغ لحساب الخصائص الرئيسية لمخففات المقاومة ذات التصميمات المختلفة ، لكنها مرهقة وتحتوي على لوغاريتمات. لذلك ، لاستخدامها ، فأنت بحاجة إلى آلة حاسبة على الأقل. لذلك ، من الأنسب للحساب الذاتي استخدام برامج خاصة (بما في ذلك عبر الإنترنت).
المخففات القابلة للتعديل
يتأثر معامل التوهين و SWR بقيمة جميع العناصر التي يتكون منها المخفف ، لذلك قم بإنشاء أجهزة بناءً على المقاومات مع التنظيم السلس للمعلمات أمر صعب. من خلال تغيير التوهين ، من الضروري ضبط SWR والعكس صحيح. يمكن حل هذه المشكلات باستخدام مكبرات الصوت التي يقل ربحها عن 1.
هذه الأجهزة مبنية على الترانزستورات أو OU، ولكن هناك مشكلة الخطية. ليس من السهل إنشاء مكبر لا يشوه شكل الموجة على مدى تردد واسع. يتم استخدام التنظيم التدريجي على نطاق واسع - يتم توصيل المخففات في سلسلة ، ويتم إضافة ضعفها. يتم تحويل تلك الدوائر المطلوبة (تتابع الاتصالات إلخ).لذلك يتم الحصول على معامل التوهين المطلوب دون تغيير مقاومة الموجة.
توجد تصميمات لأجهزة لتخفيف الإشارة بضبط سلس ، مبنية على محولات النطاق العريض (SHPT). يتم استخدامها في تكنولوجيا الاتصالات للهواة في الحالات التي تكون فيها متطلبات مطابقة المدخلات والمخرجات منخفضة.
يتحقق الضبط السلس للمخففات المبنية على أدلة الموجات من خلال تغيير الأبعاد الهندسية. يتم إنتاج المخففات البصرية أيضًا بتحكم سلس في التوهين ، لكن هذه الأجهزة لها تصميم معقد نوعًا ما ، نظرًا لأنها تحتوي على نظام من العدسات والمرشحات الضوئية وما إلى ذلك.
منطقة التطبيق
إذا كان المخفف يحتوي على مقاومات مختلفة للمدخلات والمخرجات ، فبالإضافة إلى وظيفة التوهين ، يمكن أن يعمل كجهاز مطابق. لذلك ، إذا كنت بحاجة إلى توصيل كبلات 75 و 50 أوم ، فيمكنك وضع واحد محسوب بشكل مناسب بينهما ، ومع التوهين الطبيعي ، يمكنك أيضًا تصحيح درجة المطابقة.
في معدات الاستقبال ، تُستخدم المخففات لتجنب التحميل الزائد على دوائر الإدخال بالإشعاع الهامشي القوي. في بعض الحالات ، يمكن أن يؤدي تخفيف إشارة التداخل ، حتى في نفس الوقت مع إشارة ضعيفة مطلوبة ، إلى تحسين جودة الاستقبال عن طريق تقليل مستوى تداخل التشكيل البيني.
في تكنولوجيا القياس ، يمكن استخدام المخففات كفصل - فهي تقلل من تأثير الحمل على مصدر الإشارة المرجعية. تستخدم المخففات الضوئية على نطاق واسع في اختبار معدات الإرسال والاستقبال لخطوط اتصالات الألياف البصرية.بمساعدتهم ، يتم نمذجة التوهين في خط حقيقي ويتم تحديد شروط وحدود الاتصال المستقر.
في تكنولوجيا الصوت ، تُستخدم المخففات كأجهزة تحكم في الطاقة. على عكس مقاييس الجهد ، فإنها تفعل ذلك مع فقد أقل للطاقة. من الأسهل هنا ضمان الضبط السلس ، لأن مقاومة الموجة ليست مهمة - فقط التوهين مهم. في شبكات الكابل التلفزيونية ، تعمل المخففات على التخلص من التحميل الزائد لمدخلات التلفزيون وتسمح لك بالحفاظ على جودة الإرسال بغض النظر عن ظروف الاستقبال.
نظرًا لكونه ليس الجهاز الأكثر تعقيدًا ، فإن المخفف يجد أوسع تطبيق في دوائر تردد الراديو ويسمح لك بحل المشكلات المختلفة. في الموجات الدقيقة والترددات الضوئية ، يتم بناء هذه الأجهزة بشكل مختلف ، وهي وحدات صناعية معقدة.
مقالات مماثلة:
