ตัวลดทอนคืออะไร - การออกแบบประเภทและการใช้งาน

เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายได้ปูทางไปสู่สิ่งประดิษฐ์ที่น่าสนใจมาก เรียกอีกอย่างว่าการสื่อสารแบบ 'ทางอากาศ' เทคโนโลยีนี้ทำให้มือถือและ การสื่อสารระหว่างดาวเคราะห์ ความเป็นจริง การสื่อสารเคลื่อนที่เครื่องแรกที่คิดค้นในปี พ.ศ. 2423 คือ 'โฟโต้โฟน' ใช้แสงแดดในการถ่ายโอนเสียงจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ในระบบโทรคมนาคมพลังงานบางรูปแบบเช่นคลื่นวิทยุหรือพลังงานอะคูสติกถูกใช้เพื่อถ่ายโอนข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ที่นี่ไม่มีการใช้สายไฟและสื่อในการแพร่กระจายมักจะเป็นอากาศ มีความท้าทายบางประการที่เทคโนโลยีนี้ต้องเผชิญซึ่งทำให้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือลดลง ความท้าทายอย่างหนึ่งคือการลดทอน อุปกรณ์ที่ใช้ในการลดทอนคือ Attenuator

Attenuator คืออะไร?

สัญญาณถูกส่งจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งผ่านสื่อ สัญญาณเหล่านี้อาจเป็นสัญญาณข้อมูลสัญญาณแรงดันสัญญาณกระแส ฯลฯ เมื่อระยะทางที่เดินทางโดยสัญญาณจะเพิ่มความแรงของสัญญาณค่อยๆลดลง การสูญเสียความเข้มของสัญญาณอย่างค่อยเป็นค่อยไปนี้เรียกว่าการลดทอน

แม้ว่าจะถูกมองว่าเป็นความท้าทายสำหรับการถ่ายโอนสัญญาณทางไกล แต่ปรากฏการณ์นี้พบว่ามีประโยชน์ในงานอื่น ๆ อีกมากมาย อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อลดกำลังของสัญญาณโดยไม่รบกวนรูปคลื่นเรียกว่า 'ตัวลดทอน'

ตัวลดทอนถูกใช้อย่างมากหลังจากนั้น วงจรกำเนิดสัญญาณ . ช่วยในการลดทอนหรือลดความแรงของสัญญาณระดับสูงก่อนที่จะนำไปใช้กับ วงจรเสาอากาศ . ตัวลดทอนสัญญาณเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สองพอร์ตที่ออกแบบโดยใช้ ตัวต้านทาน เพื่อลดทอนหรือลดทอนสัญญาณ ตัวลดทอนสัญญาณเป็นวงจรแบบพาสซีฟทำงานได้โดยไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟใด ๆ สิ่งเหล่านี้มีให้เลือกทั้งแบบตัวลดทอนคงที่ที่มีระดับการลดทอนคงที่และตัวลดทอนที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ตรงกันข้ามกับแอมพลิฟายเออร์ที่ได้รับเปอร์เซ็นต์ตัวลดทอนให้เปอร์เซ็นต์การสูญเสีย จำนวนการลดทอนวัดเป็นเดซิเบล

การออกแบบ Attenuator

ตัวลดทอนสัญญาณเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์สองพอร์ตแบบพาสซีฟ สิ่งเหล่านี้ได้รับการออกแบบโดยใช้ตัวต้านทาน ที่นี่ตัวต้านทานถูกจัดเรียงเป็น ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เครือข่าย การออกแบบตัวลดทอนสัญญาณขึ้นอยู่กับรูปทรงเส้นของสายไฟที่เชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ ขึ้นอยู่กับว่าเส้นมีความสมดุลหรือไม่สมดุลตัวลดทอนที่ใช้กับเส้นจะต้องสมดุลหรือไม่สมดุล ตัวลดทอนสัญญาณที่ใช้กับสายโคแอกเชียลเป็นรูปแบบที่ไม่สมดุล ตัวลดทอนสัญญาณที่ใช้กับคู่บิดเป็นรูปแบบที่สมดุล

วงจรลดทอนมีทั้งแบบเชิงเส้นและแบบซึ่งกันและกันตามการใช้งานตัวลดทอนสามารถเป็นแบบทิศทางเดียวหรือสองทิศทาง เมื่อทำให้วงจรลดทอนเป็นแบบสมมาตรจะไม่มีความแตกต่างระหว่างพอร์ตอินพุตและพอร์ตเอาต์พุต ในกรณีนั้นตามกฎทั่วไปพอร์ตด้านซ้ายถือเป็นอินพุตและพอร์ตด้านขวาถือเป็นเอาต์พุต

ตัวลดทอนสัญญาณยังพบว่าเป็นวงจรในตัวในเครื่องกำเนิดสัญญาณเช่นเดียวกับวงจรสแตนด์อะโลน ตัวลดทอนสัญญาณแบบสแตนด์อะโลนจะอยู่ในอนุกรมระหว่างแหล่งสัญญาณและวงจรโหลดบนเส้นทางสัญญาณ ในกรณีเช่นนี้นอกเหนือจากการให้การลดทอนแล้วจะต้องตรงกับอิมพีแดนซ์ต้นทางและอิมพีแดนซ์ของโหลด ตัวลดทอนสัญญาณพบได้ในวิทยุสื่อสารและสายส่งเพื่อลดกำลังของสัญญาณ

ประเภทของตัวลดทอนสัญญาณ

ตัวลดทอนมีให้ใช้งานทั้งตัวลดทอนแบบคงที่และตัวลดทอนแบบปรับได้ เครือข่ายตัวลดทอนสัญญาณคงที่เรียกว่า 'แผ่นลดทอน' มีให้สำหรับค่าเฉพาะตั้งแต่ 0dB ถึง 100dB ตัวลดทอนสัญญาณมักพบในแอพพลิเคชั่นคลื่นความถี่วิทยุและออปติก ตัวลดทอนความถี่วิทยุใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในขณะที่ตัวลดทอนแสงจะค้นหาการใช้งานในไฟเบอร์ออปติก

เค้าโครงทั่วไปของตัวลดทอนคือ - การกำหนดค่า T, การกำหนดค่า pI และการกำหนดค่า L การกำหนดค่าเหล่านี้เป็นประเภทที่ไม่สมดุล ประเภทสมดุลของการกำหนดค่า T และการกำหนดค่า pI แสดงเป็นการกำหนดค่า 'H' การกำหนดค่า O ตามลำดับ ประเภทที่สมดุลคือวงจรสมมาตรในขณะที่ประเภทที่ไม่สมดุลคือวงจรที่ไม่สมดุล

ตัวลดทอนการกำหนดค่า T

การออกแบบตาม RF ของตัวลดทอนมีหกประเภท ประเภทคงที่, ประเภทขั้นตอน, ประเภทตัวแปรต่อเนื่อง, ประเภทโปรแกรม, ประเภท DC Bias และประเภท DC Blocking

ประเภทคงที่

ในตัวลดทอนชนิดคงที่เครือข่ายตัวต้านทานจะถูกล็อคที่ค่าการลดทอนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า สิ่งเหล่านี้ถูกวางลงในเส้นทางสัญญาณเพื่อลดกำลังของสัญญาณที่ส่ง สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแบบทิศทางเดียวหรือแบบสองทิศทางตามข้อกำหนดการใช้งาน สิ่งเหล่านี้สามารถใช้ได้ทั้งแบบยึดพื้นผิวท่อนำคลื่นหรือชนิดโคแอกเชียล ในการออกแบบโดยใช้ชิปวัสดุประเภทต่างๆที่วางบนพื้นผิวที่นำความร้อนจะพัฒนาความต้านทาน ค่าความต้านทานนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของชิปและวัสดุที่ใช้ในการผลิตชิป

Attenuator พร้อม Pi Configuration

ประเภทขั้นตอน

ตัวลดทอนเหล่านี้คล้ายกับตัวลดทอนแบบคงที่ แต่ในประเภทนี้จะมีปุ่มกดเพื่อปรับค่าการลดทอน ค่าเหล่านี้ให้ค่าการลดทอนจากขั้นตอนที่ปรับเทียบล่วงหน้าเท่านั้น ตัวลดทอนสัญญาณสามารถใช้ได้ทั้งในรูปแบบชิปท่อนำคลื่นหรือโคแอกเซียลทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ประเภทตัวแปรต่อเนื่อง

ในประเภทตัวแปรต่อเนื่องค่าการลดทอนสามารถเปลี่ยนเป็นค่าการลดทอนใด ๆ จากช่วงที่ระบุได้ด้วยตนเอง ในประเภทนี้ตัวต้านทานที่มีอยู่ในเครือข่ายตัวลดทอนจะถูกเรียกคืนด้วยองค์ประกอบโซลิดสเตทตัวอย่างเช่นไดโอด MOSFET หรือ PIN เมื่อเทียบกับเครือข่ายตัวต้านทานแบบพาสซีฟการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าในการลดทอนอุปกรณ์ FET สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามความละเอียดที่มากขึ้น ที่นี่เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนการลดทอนโดยใช้ด้วยตนเองหรือด้วยความช่วยเหลือของสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์

ประเภทโปรแกรม

ประเภทนี้ยังนิยมเรียกว่า 'Digital step attenuator' ส่วนประกอบนี้ถูกควบคุมโดยสัญญาณควบคุมภายนอกที่ขับเคลื่อนด้วยคอมพิวเตอร์ สิ่งเหล่านี้ถูกควบคุมโดยวงจรลอจิก TTL ที่มีช่วงขนาดขั้นตอนเช่น 2,4,6, ……, 32 หากพบว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวลดทอนนี้มีค่าน้อยกว่า 1V ลอจิกระดับ 0 จะได้รับ สำหรับแรงดันไฟฟ้า 3V ขึ้นไปจะได้รับลอจิกระดับ 1 ระดับลอจิกข้างต้นใช้เพื่อควบคุมสวิตช์ขั้วเดียวและสองขั้วที่เชื่อมต่อตัวลดทอนจำนวนหนึ่งบนเส้นทางสัญญาณ ประเภทนี้ยังมีอยู่ในการออกแบบ USB พร้อมซอฟต์แวร์ที่ติดตั้ง

ประเภทอคติ DC

ตัวลดทอนชนิดนี้มีความจุทั้งที่พอร์ตอินพุตและพอร์ตเอาต์พุตของอุปกรณ์ซึ่งบล็อกแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ดังนั้นนอกเหนือจากการลดทอนสัญญาณ RF ประเภทนี้จะส่งผ่านสัญญาณ DC

ประเภทการปิดกั้น DC

ประเภทนี้คล้ายกับประเภท DC Bias ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างสองสิ่งนี้คือวิธีที่สัญญาณ DC ถูกบล็อกโดยสิ้นเชิงโดยไม่มีเส้นทางอื่นที่วิ่งไปยังพอร์ตเอาต์พุต

ตัวลดทอนแสง

สิ่งเหล่านี้คล้ายกับตัวลดทอนสัญญาณ RF แต่แทนที่จะเป็นสัญญาณไฟฟ้าสิ่งเหล่านี้จะลดทอนคลื่นแสง ตัวลดทอนนี้จะดูดซับหรือกระจายแสงตามค่าการลดทอนโดยไม่เปลี่ยนรูปคลื่น เช่นเดียวกับตัวลดทอนสัญญาณ RF ตัวลดทอนแสงได้รับการออกแบบเป็นแบบคงที่ตัวแปรโปรแกรมได้ ฯลฯ ... สิ่งเหล่านี้ได้รับการออกแบบตามความต้องการของการใช้งาน ตัวลดทอนแสงแบบคงที่ใช้เส้นใยเจือเพื่อกระจายแสงที่ให้เป็นอินพุต ตัวลดทอนแสงแบบแปรผันและโปรแกรมมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับตัวแปร RF และตัวลดทอนสัญญาณ RF

การลดทอนในระบบเครือข่าย

การลดทอนคือการลดความแรงของสัญญาณ สิ่งนี้สามารถพบได้กับทั้งสัญญาณอนาล็อกและดิจิตอล การลดทอนวัดเป็นเดซิเบล ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงการลดทอนจะวัดเป็นจำนวนเดซิเบลต่อฟุต สายเคเบิลที่มีการลดทอนน้อยลงต่อระยะทางของหน่วยถือว่ามีประสิทธิภาพมากกว่า

การลดทอนจะเห็นได้ในระบบสื่อสารเมื่อมีการส่งสัญญาณในระยะทางไกล ในบริบทเครือข่ายคอมพิวเตอร์การลดทอนคือการสูญเสียความแรงของการสื่อสารหรือสัญญาณข้อมูลเมื่อส่งในระยะทางไกล เมื่ออัตราการลดทอนลดลงข้อมูลที่ส่งจะบิดเบือนมากขึ้น สาเหตุหลักของการลดทอนในเครือข่ายคอมพิวเตอร์คือ -

• พิสัย - ทั้งในการสื่อสารแบบมีสายและไร้สายเมื่อมีการส่งสัญญาณในระยะทางไกลความแรงของสัญญาณจะค่อยๆลดลง
• การรบกวน- การรบกวนในรูปแบบใด ๆ เช่นสิ่งกีดขวางทางกายภาพทำให้ความแรงของสัญญาณที่ส่งลดลง

ค่าทั่วไปสำหรับการลดทอนบรรทัดบนเครือข่าย DSL มีตั้งแต่ 5dB ถึง 50dB การลดทอนที่นี่วัดได้จากการสูญเสียสัญญาณระหว่างจุดเชื่อมต่อของผู้ให้บริการและที่บ้าน ลดค่าการลดทอนคุณภาพสัญญาณให้ดีขึ้น สำหรับเครือข่าย Wi-Fi จะสังเกตการปรับอัตราไดนามิก การดำเนินการนี้จะปรับอัตราข้อมูลสูงสุดของการเชื่อมต่อขึ้นหรือลงโดยอัตโนมัติขึ้นอยู่กับคุณภาพการส่งข้อมูลของสาย

การใช้ตัวลดทอนสัญญาณ

แอพพลิเคชั่นที่โดดเด่นบางอย่างของตัวลดทอนสัญญาณมีดังนี้ -

• ตัวลดทอนสัญญาณใช้เป็นอุปกรณ์ควบคุมระดับเสียงในสถานีกระจายเสียง
• เพื่อวัตถุประสงค์ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการเพื่อให้ได้สัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่เล็กลงจะใช้ตัวลดทอนสัญญาณ
• ตัวลดทอนคงที่ใช้เพื่อปรับปรุงการจับคู่อิมพีแดนซ์ในวงจร
• สิ่งเหล่านี้ใช้เพื่อป้องกันวงจรจากความเสียหายที่เกิดจากค่าไฟฟ้าแรงสูง
• ตัวลดทอนสัญญาณ RF ใช้สำหรับการกระจายกำลังป้องกันในการวัดสัญญาณ RF
• ตัวลดทอนแสงถูกนำไปใช้ในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงเพื่อให้ตรงกับระดับเครื่องส่งและตัวรับ

คำถามที่พบบ่อย

1). ตัวลดทอนสัญญาณ RF ทำอะไรได้บ้าง?

เพื่อประท้วงระบบจากความเสียหายที่เกิดจากสัญญาณกำลังสูงที่สูงเกินไปที่จะประมวลผลโดยวงจรตัวลดทอน RF จะช่วยลดระดับแอมพลิจูดของสัญญาณอินพุต

2). ตัวลดทอนแบบพาสซีฟคืออะไร?

ตัวลดทอนแบบพาสซีฟเป็นวงจรลดทอนที่ประกอบด้วยตัวต้านทานอย่างหมดจด วงจรนี้ไม่ต้องการแหล่งจ่ายไฟใด ๆ ในการทำงาน

3). การลดทอนวัดได้อย่างไร?

การลดทอนวัดเป็นหน่วยเดซิเบลต่อหน่วยความยาวของตัวกลาง

4). สาเหตุของการลดทอนในเส้นใยแสงคืออะไร?

ในเส้นใยนำแสงสาเหตุหลักสองประการของการลดทอนคือการดูดซับและการกระจัดกระจาย

5). การใช้ตัวลดทอนสัญญาณทีวีคืออะไร?

Attenuator ใช้สำหรับสัญญาณทีวีเพื่อปรับกำลังสัญญาณและลดสัญญาณรบกวน

Attenuator ช่วยในการลดระดับสัญญาณ ที่นี่การกระจายพลังงานของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวและมวลของวัสดุตัวต้านทานที่ใช้ในเครือข่าย คุณสมบัติที่สำคัญบางประการของตัวลดทอนสัญญาณ RF คือความแม่นยำ SWR ต่ำการตอบสนองความถี่แบนและความสามารถในการทำซ้ำ