減衰器

減衰器とは何ですか？

減衰器は受動デバイスです。デシベルと一緒にそれらを議論するのは便利です。減衰器は弱くなるか、減衰します 信号発生器の高レベル出力。たとえば、高感度のラジオ受信機のアンテナ入力などに低レベルの信号を提供します。 （下の図）減衰器は、信号発生器に組み込むことも、スタンドアロンデバイスにすることもできます。固定または調整可能な量の減衰を提供できます。減衰器セクションは、ソースと厄介な負荷を分離することもできます。

定インピーダンス減衰器は、ソースインピーダンスZIおよび負荷インピーダンスZOに一致します。無線周波数機器の場合、Zは50Ωです。

スタンドアロンの減衰器の場合は、上図に示すように信号経路を遮断して、信号源と負荷の間に直列に配置する必要があります。さらに、ソースインピーダンス Z の両方に一致する必要があります 私 および負荷インピーダンス Z O 、指定された量の減衰を提供します。このセクションでは、ソースインピーダンスと負荷インピーダンスが等しい特別で最も一般的なケースのみを検討します。このセクションでは考慮されていませんが、ソースインピーダンスと負荷インピーダンスが等しくない場合は、減衰器セクションによって一致する可能性があります。ただし、定式化はより複雑です。

TセクションとΠセクションの減衰器は一般的な形式です。

一般的な構成は T およびΠ 上図に示すネットワーク。次の図のように、さらに弱い信号が必要な場合は、複数の減衰器セクションをカスケード接続できます。

減衰器用のデシベルの使用

減衰器の設計で使用される電圧比は、多くの場合、デシベルで表されます。電圧比は、デシベル単位の減衰から導出する必要があります。デシベルで表される電力比は加算的です。たとえば、10dBの減衰器の後に6dBの減衰器が続くと、全体で16dBの減衰が得られます。

10 dB + 6 db =16 dB

騒音レベルの変化は、電力比（PI / PO）の対数にほぼ比例して知覚できます。

サウンドレベル=log10（PI / PO）

サウンドレベルの1dBの変化はリスナーにはほとんど知覚できませんが、2dBの変化は容易に知覚できます。 3dBの減衰は電力を半分にカットすることに対応し、3dBのゲインは電力レベルを2倍にすることに対応します。 -3 dBのゲインは、+ 3 dBの減衰と同じであり、元の電力レベルの半分に相当します。

電力比に関するデシベル単位の電力変化は次のとおりです。

dB =10 log10（PI / PO）

PIでの負荷RIがPO（RI =RO）での負荷抵抗ROと同じであると仮定すると、デシベルは電圧比（VI / VO）または電流比（II / IO）から導出できます。

PO =VO IO =VO2 / R =IO2 R PI =VI II =VI2 / R =II2 R dB =10 log10（PI / PO）=10 log10（VI2 / VO2）=20 log10（VI / VO）dB =10 log10（PI / PO）=10 log10（II2 / IO2）=20 log10（II / IO）

デシベル方程式

デシベル方程式の最も頻繁に使用される2つの形式は次のとおりです。

dB =10 log10（PI / PO）またはdB =20 log10（VI / VO）

電圧比が必要なので、後者の形式を使用します。この場合も、電圧比の式は、対応する2つの抵抗が等しい場合にのみ適用できます。つまり、ソース抵抗と負荷抵抗は等しくなければなりません。

デシベル方程式を使用した例

例： 減衰器への電力は10ワット、出力は1ワットです。 dB単位で減衰を求めます。

dB =10 log10（PI / PO）=10 log10（10/1）=10 log10（10）=10（1）=10 dB

例： 10 dB減衰器の電圧減衰比（K =（VI / VO））を見つけます。

dB =10 =20 log10（VI / VO）10/20 =log10（VI / VO）1010/20 =10log10（VI / VO）3.16 =（VI / VO）=AP（比率）

例： 減衰器への電力は100ミリワット、出力は1ミリワットです。 dB単位で減衰を求めます。

dB =10 log10（PI / PO）=10 log10（100/1）=10 log10（100）=10（2）=20 dB

例： 20 dBの減衰器の電圧減衰比（K =（VI / VO））を見つけます。

dB =20 =20 log10（VI / VO）1020/20 =10 log10（VI / VO）10 =（VI / VO）=K

Tセクション減衰器

TおよびΠ減衰器は Z に接続する必要があります ソースと Z 負荷インピーダンス。 Z -下図の減衰器から離れる方向を指す（矢印）は、これを示しています。 Z -（矢印）減衰器の方を向いている場合は、反対側に負荷Zがある減衰器を調べたときに見られるインピーダンスがZであり、この場合はZ =50Ωであることを示しています。このインピーダンスは、減衰に関して一定（50Ω）です。減衰が変化してもインピーダンスは変化しません。

次の図の表に、 T の抵抗値を示します。 およびΠ 無線周波数作業での通常の要件と同様に、50Ωのソース/負荷に一致する減衰器。

電話ユーティリティやその他のオーディオ作業では、600Ωに一致させる必要があることがよくあります。すべての R を乗算します 600Ωのマッチングを補正するための比率（600/50）による値。 75/50を掛けると、テーブル値が75Ωのソースと負荷に一致するように変換されます。

K、電圧減衰比、およびZI =ZO =50Ωが与えられた場合のTセクション減衰器抵抗の式。

減衰量は通常、dB（デシベル）で指定されます。ただし、電圧（または電流）比 K が必要です。 方程式から抵抗値を見つける。 dB / 20 を参照してください 10 の累乗の用語 電圧比を計算するための用語 K 上記のdBから。

T （およびΠの下 ）構成は、双方向のマッチングを提供するため、最も一般的に使用されます。つまり、減衰器の入力と出力を端から端まで入れ替えても、同じ減衰を供給しながら、ソースと負荷のインピーダンスを一致させることができます。

ソースを切断し、 V を右に見てください 私 、 R の直列並列の組み合わせを確認する必要があります 1 、 R 2 、 R 1 、および Z Z の等価抵抗のように見えます IN 、ソース/負荷インピーダンスZと同じ:( Zの負荷が出力に接続されています。）

ZIN =R1 +（R2 ||（R1 + Z））

たとえば、 R の代わりに50Ω減衰器テーブルの10dB値を使用します。 1 および R 2 下の図に示すように。

ZIN =25.97 +（35.14 ||（25.97 + 50））ZIN =25.97 +（35.14 || 75.97）ZIN =25.97 + 24.03 =50

これは、50Ωの負荷を持つ減衰器の例（下の図）を50Ωで見ていることを示しています。

ソースジェネレータを交換し、負荷を切断します Z V で O 、左を見ると、 V でのインピーダンスについて上記と同じ式が得られるはずです。 O 、対称性のため。さらに、3つの抵抗は、入力から出力に必要な減衰を供給する値でなければなりません。これは、 R の方程式によって実現されます。 1 および R 2 上記の T に適用されます -以下の減衰器。

PIセクション減衰器

次の図の表に、Πの抵抗値を示します。 いくつかの一般的な減衰レベルで50Ωのソース/負荷に一致する減衰器。他の減衰レベルに対応する抵抗は、式から計算できます。

K、電圧減衰比、およびZI =ZO =50Ωが与えられた場合のΠセクション減衰器抵抗の式。

上記は、以下のπ減衰器に適用されます。

Πの両方に必要な抵抗値 50Ωのソースと負荷に一致する10dBの減衰用の減衰器？

50Ωのソースと負荷を一致させるための10dBのΠセクション減衰器の例。

10 dB K =3.16 の電圧減衰比に対応します 上記の表の最後から2番目の行。その線の抵抗値を上の図の概略図の抵抗に転送します。

Lセクション減衰器

次の図の表に、 L の抵抗値を示します。 50Ωのソース/負荷に一致する減衰器。次の図の表には、代替形式の抵抗値もリストされています。抵抗値は同じではないことに注意してください。

50Ωのソースおよび負荷インピーダンス用のLセクション減衰器テーブル。

上記は L に適用されます 以下の減衰器。

50Ωのソースおよび負荷インピーダンス用の代替形式のLセクション減衰器テーブル。

ブリッジ減衰器

次の図の表は、ブリッジされた T の抵抗値を示しています。 50Ωのソースと負荷に一致する減衰器。ブリッジT減衰器はあまり使用されません。なぜですか？

ブリッジT減衰器セクションの式と簡略表、Z =50Ω。

カスケードセクション

下の図のように減衰器セクションをカスケード接続して、単一のセクションから得られるよりも多くの減衰を得ることができます。たとえば、2つの10 dB減衰器をカスケード接続して、20 dBの減衰を提供することができ、dB値は加算されます。電圧減衰比 K または V 私 / V O 10dBの減衰器セクションの場合は3.16です。 2つのカスケードセクションの電圧減衰比は、2つの K の積です。 sまたは2つのカスケードセクションの場合は3.16x3.16 =10。

カスケード減衰器セクション：dB減衰は加算的です。

可変減衰は、スイッチ減衰器によって個別のステップで提供できます。下の図の例は、0 dBの位置に示されていますが、1つまたは複数のセクションを追加で切り替えることにより、0〜7dBの減衰が可能です。

スイッチドアッテネーター：減衰は個別のステップで可変です。

一般的なマルチセクション減衰器には、上の図が示すよりも多くのセクションがあります。上記に3または8dBのセクションを追加すると、ユニットは10dB以上をカバーできます。より低い信号レベルは、10dBと20dBのセクション、または2進数の16dBセクションを追加することで実現されます。

RF減衰器

無線周波数（RF）作業（<1000 Mhz）の場合、最高周波数でより低い信号レベルを達成する場合は、容量結合を阻止するために、個々のセクションをシールドされたコンパートメントに取り付ける必要があります。前のセクションのスイッチドアッテネータの個々のセクションは、シールドされたセクションに取り付けられています。周波数範囲を1000Mhzを超えて拡張するために、追加の対策が取られる場合があります。これには、特殊な形状の鉛レス抵抗素子からの構築が含まれます。

抵抗膜と抵抗膜で構成される同軸Tセクション減衰器を上の図に示します。この構造は、数ギガヘルツまで使用できます。同軸Πバージョンでは、下の図のように、同軸線の2つの抵抗膜ディスクの間に1つの抵抗膜があります。

図には示されていないRFコネクタは、上記のTおよびΠ減衰器の端に接続されています。コネクタを使用すると、ソースと負荷の間の接続に加えて、個々の減衰器をカスケード接続できます。たとえば、厄介な信号源と高価なスペクトラムアナライザ入力の間に10dBの減衰器を配置することができます。減衰は必要ないかもしれませんが、高価なテスト機器は、過電圧を減衰させることによってソースから保護されます。

概要：減衰器

• 減衰器 入力信号をより低いレベルに減らします。
• 減衰量はデシベルで指定されます （dB）。デシベル値は、カスケード減衰器セクションの加算値です。
• 電力比からのdB：dB =10 log10（PI / PO）
• 電圧比からのdB：dB =20 log10（VI / VO）
• T およびΠ セクション減衰器は最も一般的な回路構成です。

関連するワークシート：

• デシベル測定ワークシート