O que é um Atenuador - Design, Tipos e Aplicações

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A tecnologia de comunicação sem fio abriu o caminho para invenções muito interessantes. É também conhecida como comunicação “over the air”. Esta tecnologia tornou móvel e comunicação interplanetária a realidade. A primeira comunicação móvel inventada em 1880 foi o “Fotofone”. Ele usou a luz do sol para transferir o áudio de um ponto a outro. Em sistemas de telecomunicações, alguma forma de energia como ondas de rádio ou energia acústica é usada para transferir a informação de um lugar para outro. Aqui, nenhum fio é usado e o meio de propagação geralmente é o ar. Existem alguns desafios enfrentados por esta tecnologia que degrada sua eficiência e confiabilidade. Um desses desafios é a atenuação. O dispositivo usado para atenuação é o Atenuador.

O que é Attenuator?

Os sinais são enviados de um lugar para outro por meio de um meio. Esses sinais podem ser sinais de dados, sinais de tensão, sinais de corrente, etc. Quando a distância percorrida pelo sinal aumenta, a força do sinal diminui gradualmente. Essa perda gradual de intensidade de sinais através do meio é chamada de Atenuação.




Embora visto como um desafio para a transferência de sinais de longa distância, esse fenômeno é útil em muitas outras tarefas. O dispositivo que é projetado para reduzir a potência dos sinais sem perturbar sua forma de onda é chamado de “Atenuador”.

O atenuador é muito usado após circuitos geradores de sinal . Ajuda a atenuar ou reduzir a intensidade dos sinais de alto nível antes de aplicá-los ao Circuitos de antena . Um atenuador é um dispositivo eletrônico de duas portas que é projetado usando resistores para enfraquecer ou atenuar um sinal. Atenuadores são circuitos passivos, eles funcionam sem qualquer fonte de alimentação. Eles estão disponíveis como atenuador fixo com um nível de atenuação fixo e como atenuador de mudança contínua. Ao contrário da porcentagem de ganho dos amplificadores, o atenuador fornece a porcentagem de perda. A quantidade de atenuação é medida em decibéis.



Projeto do Atenuador

Os atenuadores são circuitos eletrônicos passivos de duas portas. Eles são puramente projetados usando resistores. Aqui, os resistores são organizados como um divisor de tensão rede. O projeto do atenuador depende da geometria da linha dos fios de conexão entre os dispositivos. Dependendo se a linha está balanceada ou não, os atenuadores usados ​​com a linha devem ser balanceados ou desbalanceados. Os atenuadores usados ​​com linhas coaxiais são de forma não balanceada. Os atenuadores usados ​​com par trançado são da forma balanceada.

O circuito do atenuador é linear e recíproco com base na aplicação, o atenuador pode ser unidirecional ou bidirecional. Quando o circuito do atenuador é simétrico, não haverá diferença entre a porta de entrada e a porta de saída. Nesse caso, como regra geral, a porta esquerda é considerada como entrada e a porta direita é considerada como saída.


Atenuadores também são encontrados como circuitos integrados em geradores de sinal, bem como circuitos autônomos. Atenuadores autônomos são colocados em série entre uma fonte de sinal e um circuito de carga no caminho do sinal. Nesse caso, além de fornecer atenuação, ele deve corresponder à impedância da fonte e à impedância da carga. Atenuadores são encontrados em comunicações de rádio e linhas de transmissão para reduzir a potência do sinal.

Tipos de atenuador

Os atenuadores estão disponíveis como atenuadores fixos e atenuadores ajustáveis. As redes de atenuador fixas são conhecidas como 'almofadas de atenuação'. Eles estão disponíveis para valores específicos de 0dB a 100dB. Atenuadores são comumente encontrados em aplicações de radiofrequência e ópticas. Atenuadores de radiofrequência são usados ​​nos circuitos eletrônicos, enquanto os atenuadores ópticos encontram aplicações em fibra óptica.

Poucos layouts comuns de atenuador são - configuração T, configuração pI e configuração L. Essas configurações são de tipo não balanceado. O tipo balanceado de configuração T e configurações pI são denotados como configuração 'H', configuração O, respectivamente. O tipo balanceado é um circuito simétrico, enquanto os tipos não balanceados são circuitos assimétricos.

Atenuador de configuração T

Atenuador de configuração T

O design baseado em RF do atenuador é de seis tipos. Eles são tipo fixo, tipo de etapa, tipo continuamente variável, tipo programável, tipo de polarização CC e tipo de bloqueio CC.

Tipo Fixo

Em atenuadores do tipo fixo, a rede de resistores é travada em um valor de atenuação predeterminado. Eles são estabelecidos no caminho do sinal para atenuar a potência do sinal transmitido. Eles podem ser unidirecionais ou bidirecionais com base em seus requisitos de aplicação. Eles podem estar disponíveis como montagem em superfície, guia de onda ou coaxial. Em um projeto baseado em chip, os diferentes tipos de materiais depositados no substrato termicamente condutor desenvolvem a resistência. Este valor de resistência depende das dimensões do chip e dos materiais usados ​​para a produção de chip.

Atenuador com configuração Pi

Atenuador com configuração Pi

Tipo de Passo

Esses atenuadores são semelhantes aos atenuadores fixos. Mas neste tipo, um botão de pressão é fornecido para ajustar os valores de atenuação. Eles fornecem valores de atenuação apenas das etapas pré-calibradas. Dependendo da aplicação, o atenuador pode ser usado em formatos de chip, guia de onda ou coaxial.

Tipo continuamente variável

No tipo continuamente variável, o valor de atenuação pode ser alterado manualmente para qualquer valor de atenuação da faixa especificada. Neste tipo, os resistores presentes na rede atenuador são restaurados com os elementos de estado sólido, por exemplo, MOSFET ou diodo PIN. Em comparação com a rede de resistores passivos, ao alterar a tensão na atenuação dos dispositivos FET pode ser variada com maior resolução. Aqui é possível variar a atenuação manualmente ou com a ajuda de sinais eletrônicos.

Tipo Programável

Este tipo também é popularmente chamado de ‘atenuador de passo digital’. Este componente é controlado por um sinal de controle externo acionado por computador. Eles são controlados pelos circuitos lógicos TTL com uma faixa de tamanho de passo, como 2,4,6, ……, 32. Se a tensão aplicada neste atenuador for menor que 1 V, o nível lógico 0 é atingido. Para tensões de 3 V e superiores, o nível lógico 1 é fornecido. Os níveis lógicos acima são usados ​​para controlar as chaves de pólo único e duplo que conectam vários atenuadores no caminho do sinal. Este tipo também está disponível nos designs USB com o software instalado.

Tipo de polarização DC

Este tipo de atenuador possui capacitância tanto na porta de entrada quanto na porta de saída do dispositivo que bloqueia as tensões DC. Assim, além de atenuar os sinais de RF, este tipo passa os sinais de DC.

Tipo de bloqueio DC

Este tipo é semelhante ao tipo DC Bias. A única diferença entre os dois é a maneira como o sinal DC é totalmente bloqueado, sem nenhum caminho alternativo em direção à porta de saída.

Atenuadores óticos

Eles são semelhantes ao atenuador de RF, mas em vez de sinais elétricos, atenuam as ondas de luz. Este atenuador absorve ou dissipa a luz de acordo com os valores de atenuação sem alterar a forma de onda. Semelhante aos atenuadores de RF, os atenuadores ópticos também são projetados como fixos, variáveis, programáveis, etc .... Eles são projetados com base nos requisitos da aplicação. Atenuadores ópticos fixos usam fibras dopadas para dispersar a luz fornecida como entrada. Os atenuadores ópticos variáveis ​​e programáveis ​​estão intimamente relacionados aos atenuadores variáveis ​​de RF e aos atenuadores programáveis ​​de RF.

Atenuação em rede

A atenuação é a redução da força do sinal. Isso pode ser encontrado com sinais analógicos e digitais. A atenuação é medida em decibéis. Em cabos de fibra óptica, a atenuação é medida como um número de decibéis por pé. O cabo com menor atenuação por unidade de distância é considerado mais eficiente.

A atenuação é observada em sistemas de comunicação quando os sinais são transmitidos por longas distâncias. No contexto de rede de computadores, a atenuação é a perda na comunicação ou na força dos sinais de dados quando transmitidos por longas distâncias. À medida que a taxa de atenuação diminui, os dados transmitidos tornam-se mais distorcidos. As principais causas de atenuação na rede de computadores são-

  • Faixa - Tanto na comunicação com fio quanto na sem fio, quando um sinal é transmitido por longas distâncias, a intensidade do sinal diminui gradualmente.
  • Interferência- A interferência de qualquer forma, como obstruções físicas, diminui a força dos sinais transmitidos.

Os valores típicos para atenuação de linha na rede DSL variam de 5dB a 50dB. Aqui, a atenuação é medida como a perda de sinal entre o ponto de acesso do provedor e a casa. Reduza o valor de atenuação e melhor a qualidade do sinal. Para redes Wi-Fi, o escalonamento de taxa dinâmica é observado. Isso ajusta automaticamente o datarate máximo da conexão para cima ou para baixo, dependendo da qualidade de transmissão da linha.

Aplicações de Atenuadores

Algumas das aplicações notáveis ​​de Atenuadores são as seguintes-

  • Atenuadores são usados ​​como equipamentos de controle de volume em estações de transmissão.
  • Para fins de teste em laboratórios, para obter sinais de tensão menores, são usados ​​atenuadores.
  • Atenuadores fixos são usados ​​para melhorar o casamento de impedância em circuitos.
  • Eles são usados ​​para proteger os circuitos de danos causados ​​por valores de alta tensão.
  • Os atenuadores de RF são usados ​​para a dissipação protetora de energia na medição de sinais de RF.
  • Atenuadores óticos são aplicados na comunicação de fibra ótica para corresponder adequadamente aos níveis do transmissor e do receptor.

FAQs

1). O que um atenuador de RF faz?

Para protestar contra os danos dos sistemas causados ​​por sinais de alta potência que são muito altos para serem processados ​​pelo circuito, os atenuadores de RF ajudam a reduzir o nível de amplitude do sinal de entrada.

2). O que é atenuador passivo?

Um atenuador passivo é um circuito atenuador feito exclusivamente de resistores. Este circuito não requer nenhuma fonte de alimentação para funcionar.

3). Como a atenuação é medida?

A atenuação é medida como unidades de decibéis por unidade de comprimento do meio.

4). Qual é a causa da atenuação nas fibras ópticas?

Nas fibras ópticas, duas causas principais de atenuação são a absorção e o espalhamento.

5). Qual é a utilidade do Attenuator para sinais de TV?

Atenuador usado para sinais de TV para ajustar a potência do sinal e reduzir a interferência.

O atenuador auxilia na redução dos níveis de sinal. Aqui, a dissipação de energia do dispositivo depende da área de superfície e da massa do material do resistor usado em sua rede. Algumas das características importantes do atenuador de RF são sua precisão, baixo SWR, resposta de frequência plana e repetibilidade.