כאשר מפתחים מעגלים אלקטרוניים, בדרך כלל יש צורך לפתור את בעיית הגברת האותות - הגדלת המשרעת או ההספק שלהם. אבל יש מצבים שבהם נדרשת רמת האות, להיפך, להיחלש. והמשימה הזו אינה פשוטה כפי שהיא נראית במבט ראשון.
מהו מחליש וכיצד הוא פועל
מנחת הוא מכשיר להפחתת משרעת או הספק של אות כניסה באופן מכוון ונורמלי מבלי לעוות את צורתו.
עקרון הפעולה של מחלשים המשמשים בתחום תדרי הרדיו - מחלק מתח עם נגדים או קבלים. אות הכניסה מופץ בין הנגדים ביחס להתנגדויות. הפתרון הפשוט ביותר הוא מחלק של שני נגדים. מחליש כזה נקרא בצורת L (בספרות טכנית זרה - בצורת L). כל צד של התקן לא מאוזן זה יכול לשמש כקלט ופלט.תכונה של מחליש G היא רמה נמוכה של הפסדים בעת התאמת הקלט והפלט.
סוגי מחלשים
בפועל, לא נעשה שימוש ב-G-attenuator לעתים קרובות כל כך - בעיקר כדי להתאים את התנגדויות הקלט והיציאה. מכשירים מסוג P (בספרות הזרה Pi - מהאות הלטינית π) ומכשירים מסוג T משמשים הרבה יותר להנחתה מנורמלת של אותות. עיקרון זה מאפשר לך ליצור מכשירים עם אותה עכבת קלט ופלט (אך, במידת הצורך, אתה יכול להשתמש במכשירים שונים).
האיור מציג מכשירים לא מאוזנים. יש לחבר אליהם את המקור והעומס בקווים לא מאוזנים - כבלים קואקסיאליים וכו'. מכל כיוון.
עבור קווים מאוזנים (זוג מעוות וכו'), משתמשים במעגלים מאוזנים - הם נקראים לפעמים מנחתים מסוג H ו-O, אם כי אלו רק וריאציות של המכשירים הקודמים.
על ידי הוספת נגד אחד (שני), סוגי המחליש T- (H-) מומרים לגשרים.
מנחתים מיוצרים על ידי התעשייה בצורה של מכשירים שלמים עם מחברים לחיבור, אך ניתן לייצר אותם גם על מעגל מודפס כחלק ממעגל כללי. למנחתים התנגדות וקיבוליים יש יתרון רציני - הם אינם מכילים אלמנטים לא ליניאריים, אשר אינם מעוותים את האות ואינם מובילים להופעת הרמוניות חדשות בספקטרום ולהיעלמותם של אלה הקיימים.
בנוסף להתנגדות, ישנם סוגים אחרים של מנחתים. בשימוש נרחב בטכנולוגיה תעשייתית:
- מנחתי גבול וקיטוב - מבוססים על מאפייני התכנון של מובילי גל;
- מנחתים סופגים - הנחתת האות גורמת לקליטת הספק על ידי חומרים שנבחרו במיוחד;
- מנחתים אופטיים;
מכשירים מסוג זה משמשים בטכנולוגיית מיקרוגל ובתחום תדרי האור. בתדרים נמוכים ותדרי רדיו, נעשה שימוש במנחתים המבוססים על נגדים וקבלים.
מאפיינים עיקריים
הפרמטר העיקרי הקובע את המאפיינים של מחלשים הוא מקדם הנחתה. זה נמדד בדציבלים. כדי להבין כמה פעמים משרעת האות יורדת לאחר מעבר במעגל המחליש, יש צורך לחשב מחדש את המקדם מדציבלים לזמנים. במוצא של מכשיר שמפחית את משרעת האות ב-N דציבלים, המתח יהיה פחות מ-M:
M=10(נ/20) (עבור כוח - M=10(נ/10)) .
חישוב הפוך:
N=20⋅לוג10(M) (עבור הספק N=10⋅log10(M)).
אז, עבור מחליש עם Kosl \u003d -3 dB (המקדם תמיד שלילי, מכיוון שהערך תמיד יורד), לאות הפלט תהיה משרעת של 0.708 מהמקור. ואם משרעת הפלט קטנה פי שניים מהמקורית, אז Kosl שווה בערך ל-6 dB.
הנוסחאות מורכבות למדי לחישובי נפש, ולכן עדיף להשתמש במחשבונים מקוונים, שיש הרבה מאוד מהם באינטרנט.
עבור התקנים מתכווננים (מדרגים או חלקים), מסומנות מגבלות התאמה.
פרמטר חשוב נוסף הוא עכבת הגל (עכבה) בכניסה וביציאה (הם יכולים להיות זהים). התנגדות זו קשורה למאפיין כמו יחס גלים עומדים (SWR) - היא מצוינת לעתים קרובות במוצרים תעשייתיים. עבור עומס התנגדות גרידא, מקדם זה מחושב על ידי הנוסחה:
- SWR=ρ/R אם ρ>R, כאשר R היא התנגדות העומס ו-ρ היא עכבת הגל של הקו.
- SWR= R/ρ אם ρ<R.
SWR תמיד גדול או שווה ל-1. אם R=ρ, כל הכוח מועבר לעומס. ככל שהערכים הללו שונים יותר, כך ההפסד גדול יותר.אז, עם SWR = 1.2, 99% מההספק יגיע לעומס, ועם SWR = 3 - כבר 75%. כאשר מחברים מנחת 75 אוהם לכבל 50 אוהם (או להיפך), SWR = 1.5 וההפסד יהיה 4%.
תכונות חשובות נוספות שכדאי להזכיר:
- טווח תדרים הפעלה;
- כוח מקסימלי.
חשוב גם פרמטר כזה כמו דיוק - זה אומר הסטייה המותרת של הנחתה מהנומינלי. עבור מנחתים תעשייתיים, המאפיינים מיושמים על המקרה.
במקרים מסוימים, עוצמת המכשיר חשובה. האנרגיה שלא הגיעה לצרכן מתפזרת על ידי רכיבי המחליש, ולכן חיוני למנוע עומס יתר.
ישנן נוסחאות לחישוב המאפיינים העיקריים של מנחתים התנגדות בעיצובים שונים, אך הן מסורבלות ומכילות לוגריתמים. לכן, כדי להשתמש בהם, אתה צריך לפחות מחשבון. לכן, לחישוב עצמי נוח יותר להשתמש בתוכניות מיוחדות (כולל באינטרנט).
מנחתים מתכווננים
מקדם ההנחתה וה-SWR מושפעים מהערך של כל האלמנטים המרכיבים את המנחת, לכן צור התקנים המבוססים על נגדים עם ויסות חלק של פרמטרים קשה. על ידי שינוי הנחתה, יש צורך להתאים את SWR ולהיפך. ניתן לפתור בעיות כאלה על ידי שימוש במגברים בעלי רווח נמוך מ-1.
מכשירים כאלה בנויים על טרנזיסטורים או OU, אבל יש בעיה של ליניאריות. לא קל ליצור מגבר שאינו מעוות את צורת הגל על פני טווח תדרים רחב. הרגולציה הדרגתית נמצאת בשימוש נרחב הרבה יותר - המנחתים מחוברים בסדרה, ההחלשות שלהם מתווספת. המעגלים הדרושים עוברים shunt (אנשי ממסר וכו).אז מקדם ההנחתה הרצוי מתקבל מבלי לשנות את התנגדות הגלים.
ישנם עיצובים של מכשירים להחלשת האות עם התאמה חלקה, הבנויים על שנאי פס רחב (SHPT). הם משמשים בטכנולוגיית תקשורת חובבנית במקרים בהם הדרישות להתאמת הקלט והפלט נמוכות.
כוונון חלק של מנחתים הבנויים על מובילי גל מושגת על ידי שינוי הממדים הגיאומטריים. גם מנחתים אופטיים מיוצרים עם בקרת הנחתה חלקה, אך למכשירים כאלה יש עיצוב מסובך למדי, מכיוון שהם מכילים מערכת של עדשות, מסננים אופטיים וכו'.
אזור יישום
אם למחליש יש התנגדויות קלט ופלט שונות, אז בנוסף לפונקציית ההנחתה, הוא יכול לשמש כמכשיר תואם. אז, אם אתה צריך לחבר כבלים של 75 ו-50 אוהם, אתה יכול לשים אחד מחושב כראוי ביניהם, ויחד עם הנחתה מנורמל, אתה יכול גם לתקן את מידת ההתאמה.
בקליטת ציוד, נעשה שימוש במנחתים כדי למנוע עומס יתר על מעגלי הכניסה בקרינה מזויפת חזקה. במקרים מסוימים, הנחתת האות המפריע, אפילו במקביל לאות מבוקש חלש, יכולה לשפר את איכות הקליטה על ידי הפחתת רמת הפרעות האינטרמודולציה.
בטכנולוגיית המדידה, ניתן להשתמש במנחתים כניתוק - הם מפחיתים את השפעת העומס על מקור אות הייחוס. מנחתים אופטיים נמצאים בשימוש נרחב בבדיקת ציוד משדר לקווי תקשורת סיבים אופטיים.בעזרתם מדגמים הנחתה בקו אמיתי ונקבעים התנאים והגבולות של תקשורת יציבה.
בטכנולוגיית שמע, מחלשים משמשים כמכשירי בקרת כוח. בניגוד לפוטנציומטרים, הם עושים זאת עם פחות אובדן חשמל. כאן קל יותר להבטיח התאמה חלקה, שכן התנגדות הגלים אינה חשובה - רק הנחתה חשובה. ברשתות כבלים בטלוויזיה, מחלשים מבטלים עומס יתר של כניסות הטלוויזיה ומאפשרים לשמור על איכות השידור ללא קשר לתנאי הקליטה.
בהיותו לא המכשיר המורכב ביותר, המחליש מוצא את היישום הרחב ביותר במעגלי תדר רדיו ומאפשר לך לפתור בעיות שונות. בתדרים במיקרוגל ובתדרים אופטיים, מכשירים אלו בנויים אחרת, והם יחידות תעשייתיות מורכבות.
מאמרים דומים:
