감쇠기(전자제품)

감쇠기
	30 dB 5 W RF 감쇠기, DC – 18 GHz, N 타입 동축 커넥터 포함
유형	수동적인
전자 기호

100 와트 전력 감쇠기

감쇠기는 파형이 현저하게 왜곡되지 않고 신호의 출력을 감소시키는 전자 장치입니다.

감쇠기는 두 가지 다른 방법으로 작동하지만 실질적으로 증폭기와 반대입니다.앰프가 게인을 제공하는 반면 감쇠기는 손실 또는 게인이 1 미만입니다.

구조 및 용도

감쇠기는 보통 단순한 분압 네트워크로 만들어진 수동 장치입니다.서로 다른 저항 간의 전환은 조절 가능한 단계별 감쇠기와 전위차계를 사용하여 연속적으로 조절 가능한 감쇠기를 형성합니다.주파수가 높을 경우 정확하게 일치하는 낮은 VSWR 저항 네트워크가 사용됩니다.

회로의 고정 감쇠기는 전압을 낮추고 전력을 분산시키며 임피던스 매칭을 개선하는 데 사용됩니다.측정 신호에서 감쇠기 패드 또는 어댑터는 신호의 진폭을 알려진 양만큼 낮추어 측정을 가능하게 하거나 측정 장치를 손상시킬 수 있는 신호 레벨로부터 보호하는 데 사용됩니다.감쇠기는 외관 SWR(Standing Wave Ratio)을 낮춰 임피던스를 '일치'하는 데도 사용됩니다.

감쇠기 회로

γ형 불균형 감쇠기 회로

γ형 평형 감쇠기 회로

T형 불균형 감쇠기 회로

T형 평형 감쇠기 회로

감쇠기에 사용되는 기본 회로는 파이 패드(γ형)와 T 패드입니다.사용하는 회선 지오메트리의 밸런스 또는 언밸런스 여부에 따라서는, 밸런스형 또는 언밸런스형 네트워크가 필요하게 되는 경우가 있습니다.예를 들어 동축 라인에 사용되는 감쇠기는 언밸런스 형식이지만 트위스트 페어용으로 사용되는 감쇠기는 밸런스 형식이 필요합니다.

왼쪽 그림에는 4개의 기본 감쇠기 회로 다이어그램이 나와 있습니다.감쇠기 회로는 패시브 저항 소자만으로 구성되어 있기 때문에 선형 및 상호적입니다.회로도 대칭으로 되어 있는 경우(통상 입출력 임피던스₁ Z와 출력₂ 임피던스 Z가 동일할 필요가 있기 때문에), 입력 포트와 출력 포트는 구별되지 않지만 관례상 회로의 왼쪽과 오른쪽을 각각 입출력이라고 부릅니다.

특정 손실값을 얻기 위한 적절한 저항값을 결정하는 수단을 제공하는 다양한 테이블과 계산기를 사용할 수 있습니다.최초의 것 중 하나는 1960년에 NAB에 의해 600Ω ^[1]회로에 사용하기 위해 1/2 ~ 40dB 범위의 손실에 대해 발행되었습니다.

감쇠기 특성

RF 마이크로파 감쇠기

감쇠기의 주요 사양은 다음과 같습니다.^[2]

상대 전력의 데시벨 단위로 표시되는 감쇠.3dB 패드는 1/2, 6dB는 1/4, 10dB는 1/1, 20dB는 100분의 1, 30dB는 1,000분의 1 등으로 전력을 저감한다.전압의 경우 dB를 두 배로 늘리면 예를 들어 6dB는 전압이 절반입니다.
공칭 임피던스(예: 50Ω)
주파수 대역폭(DC-18GHz 등)
전력 소산은 저항 재료의 질량과 표면적 및 추가 냉각 핀에 따라 달라집니다.
SWR은 입력 및 출력 포트의 정재파 비율입니다.
정확성.
반복성

RF 감쇠기

무선 주파수 감쇠기는 일반적으로 포트로서 정밀 커넥터를 사용하는 동축 구조로 되어 있으며 동축, 마이크로 스트립 또는 박막 내부 구조입니다.상기 SHF 특수 도파관 구조가 필요합니다.

중요한 특징은 다음과 같습니다.

정확성.
낮은 SWR,
플랫 주파수 응답 및
재현성

감쇠기의 크기와 모양은 감쇠기의 전력 소산 능력에 따라 달라집니다.RF 감쇠기는 RF ^[3]신호 측정 시 기존의 감쇠 및 보호 전력 소실의 부하로 사용됩니다.

오디오 감쇠기

파워앰프 후 프리암프 또는 전력감쇠기의 라인레벨 감쇠기는 전기저항을 사용하여 스피커에 도달하는 신호의 진폭을 줄여 출력의 볼륨을 줄입니다.라인 레벨 감쇠기는 1/2와트 전위차계나 전압분할기 등의 낮은 전력처리를 가지며 프리암프 레벨 신호를 제어하는 반면 파워 감쇠기는 10와트 이상 등 높은 전력처리 능력을 가지며 파워앰프와 스피커 사이에서 사용됩니다.

저항성 패드와 감쇠기의 성분 값

이 섹션에서는 완전히 저항으로 제작되어 각 포트에서 순수하게 실제 저항으로 종단되는 pi-pad, T-pad 및 L-pad에 대해 설명합니다.

모든 임피던스, 전류, 전압 및 2포트 파라미터는 순수하게 실재하는 것으로 간주됩니다.실제 적용의 경우, 이 가정은 종종 충분히 유사합니다.
패드는 특정 로드 임피던스 Z_Load 및 특정 소스 임피던스 Z용으로_s 설계되었습니다.
- 출력 포트가 Z로 종단된_Load 경우 입력 포트에서 볼 수 있는 임피던스는 Z가_S 됩니다.
- 입력 포트가 Z로 종단된_S 경우 출력 포트에서 볼 수 있는 임피던스는 Z가 됩니다_Load.

감쇠기 성분 계산을 위한 참조 그림

이 회로는 소스 임피던스가 로드 임피던스 이상일 때 일반적인 경우, 모든 T패드, 모든 pi패드 및 L패드에 사용됩니다.

L패드 계산에서는 포트 1의 임피던스가 가장 높다고 가정합니다.가장 높은 임피던스가 출력 포트일 경우 다음 그림을 사용합니다.

Tee, Pi 및 L 패드에 대한 고유한 저항 명칭.

감쇠기 2포트는 일반적으로 쌍방향입니다.단, 이 섹션에서는 한 가지 방법으로 취급합니다.일반적으로 두 수치 중 하나가 적용되지만, 첫 번째 수치(왼쪽의 출처를 나타냄)는 대부분의 경우 암묵적으로 가정됩니다.L패드의 경우 로드 임피던스가 소스 임피던스보다 클 경우 두 번째 수치가 사용됩니다.

각 패드 타입의 저항에는 혼동을 줄이기 위한 고유 명칭이 부여되어 있습니다.

L-pad 컴포넌트 값 계산에서는 포트 1(왼쪽)의 설계 임피던스가 포트 2의 설계 임피던스와 같거나 높다고 가정합니다.

사용된 용어

패드에는 파이패드, T패드, L패드, 감쇠기, 2포트 등이 포함됩니다.
2포트에는 파이패드, T패드, L패드, 감쇠기, 2포트가 포함됩니다.
입력 포트는 2 포트의 입력 포트를 의미합니다.
출력 포트는 2 포트의 출력 포트를 의미합니다.
대칭이란 소스와 로드가 동일한 임피던스를 갖는 경우를 의미합니다.
손실은 패드의 입력 포트에 들어가는 전원의 비율을 부하에 의해 흡수된 전력으로 나눈 값이다.
삽입 손실(Insertion Loss)은 패드를 통해 연결되었을 때 부하가 흡수하는 전력으로 나눈 소스에 부하가 직접 연결된 경우 부하에 전달되는 전력의 비율을 의미합니다.

사용된 기호

패시브 저항성 패드와 감쇠기는 양방향 2포트이지만 이 섹션에서는 단방향으로 취급합니다.

Z_S = 소스의 출력 임피던스.
Z_Load = 로드의 입력 임피던스.
Z_in = Z가 출력 포트에 연결되어 있을 때_Load 입력 포트를 들여다보는 임피던스.Z는_in 로드 임피던스의 함수입니다.
Z_out = Z가 입력 포트에 연결되어 있을 때_s 출력 포트를 들여다보는 임피던스.Z는_out 소스 임피던스의 함수입니다.
V_s = 소스 단선 또는 언로드 전압.
V_in = 소스에 의해 입력 포트에 인가되는 전압.
V_out = 출력 포트에 의해 로드에 인가되는 전압.
I_in = 소스로부터 입력 포트로 들어가는 전류.
I_out = 출력 포트에서 로드로 들어가는 전류.
P_in = V_in I_in = 소스로부터 입력 포트로 들어가는 전원.
P_out = V_out I_out = 출력 포트의 부하에 의해 흡수되는 전력.
P_direct = 부하가 소스에 직접 연결된 경우 부하에 의해 흡수되는 전력.
L_pad = 항상 10₁₀ log (P_in_out / P ).그리고_s Z = Z이면_Load L = 20₁₀ log (V_in / V_out )도_pad 됩니다.정의된 대로 손실은 0dB입니다.
L_insertion = 10₁₀ log (P_direct / P_out )그리고 Z = Z이면_s_Load L = L이다_insertion_pad.
Loss l_pad L. Loss는 L로_pad 정의됩니다.

대칭 T 패드 저항 계산

displaystyle

{S}{\frac {1-A}{1+A}}\qquad R_{c}=sqfrac {Z_{s}^2}-R_{b}{2R_{b}}\qquad }

참조

A=10^{-\mathrm {Loss} /20}\qquad R_{a}=R_{b}=Z_{S}{\frac {1-A}{1+A}}\qquad R_{c}={\frac {Z_{s}^{2}-R_{b}^{2}}{2R_{b}}}\qquad \,

^[4]

대칭 파이 패드 저항 계산

displaystyle

{S}{\frac {1+A}{1-A}}\qquad R_{z}=sqfrac {2R_{x}}{\left({\frac {R_{x}}}{Z_

{S}}\right)^{2}-1}\qquad,}

"발켄버그

A=10^{-\mathrm {Loss} /20}\qquad R_{x}=R_{y}=Z_{S}{\frac {1+A}{1-A}}\qquad R_{z}={\frac {2R_{x}}{\left({\frac {R_{x}}{Z_{S}}}\right)^{2}-1}}\qquad \,

페이지 11-3^[4]" 참조

임피던스 매칭 저항 계산용 L-Pad

소스와 부하가 모두 저항성이 있는 경우(즉₁, Z와₂ Z가 0 또는 매우 작은 가상 부분을 가지고 있는 경우) 저항성 L패드를 사용하여 서로 일치시킬 수 있습니다.그림과 같이 L패드의 어느 쪽이 소스인지 로드인지 알 수 있지만 Z 쪽이₁ 임피던스가 높은 쪽이 되어야 합니다.

R_{q}=frac {Z_{m}}{\sqrt {rho -1}}\qquad R_{p}=Z_{m}{\sqrt {rho -1}

손실

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

10

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

(

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

-

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

+

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

)

z

=

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

1

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

2 m =

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

2 \

displaystyle {

\ text

{ Loss } =

20

\

log

_ {

10

} \

left \

rt {

rho }

+

rt

{

right

} = \ text { rho

where = frac

= frac

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

frl =

{\text{Loss}}=20\log _{10}\left({\sqrt {\rho -1}}+{\sqrt {\rho }}\right)\quad {\text{where}}\quad \rho ={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}\quad Z_{m}={\sqrt {Z_{1}Z_{2}}}{\text{   }}\,

0 .

양수가 크면 손실이 크다는 것을 의미합니다.손실은 임피던스비의 단조로운 함수입니다.비율이 높을수록 손실이 커집니다.

T패드를 파이패드로 변환

이것은 Y-Ω^[6] 변환입니다.

R_{z}=vsfrac {R_{a}R_{b}+R_{a}R_{c}+R_{b}R_{c}}{R_{c}}\qquad R_{x}=sqfrac {R_{a}R_{b}+R_{a}R_{c}+R_{b}R_{c}}{R_{b}}\qquad R_{y}=sqfrac {R_{a}R_{b}+R_{a}R_{c}+R_{b}R_{c}}{R_{a}}}.

파이패드를 T패드로 변환

이것은 δ-Y^[6] 변환입니다.

({displaystyle R_{c}=black {R_{x}R_{y}}{R_{y}+R_{z}}}\qquad R_{a}=black {R_{z}R_{x}}{R_{x}=black {R_{x}}}}}{R_{x}{y}}}}}}}}}}{R}}}}}}}}

2포트 및 패드 변환

T패드에서 임피던스로의 파라미터

패시브 2 포트의 임피던스 파라미터는 다음과 같습니다.

V_{1}=Z_{11}I_{1}+Z_{12}I_{2}\qquad V_{2}=Z_{21)I_{1}+Z_{22}I_{2}\qquad {with}\qquad Z_{12}=Z_{212},

저항성 T패드는 항상 2포트로 나타낼 수 있습니다.임피던스 파라미터를 사용하면 특히 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있습니다.

\displaystyle Z_{21}=R_{11}=R_{c}+R_{a}\qquad Z_{22}=R_{c}+R_{b},}

T패드에 대한 임피던스 파라미터

위의 방정식은 3차적으로 반전이 가능하지만 손실이 충분하지 않으면 일부 T패드 구성요소에 음의 저항이 있습니다.

R_{c}=Z_{211}-Z_{214}\qquad R_{b}=Z_{22}-Z_{214},

파이패드에 대한 임피던스 파라미터

앞의 T-pad 파라미터는 대수적으로 pi-pad 파라미터로 변환할 수 있습니다.

({displaystyle R_{z}=black {Z_{11}Z_{22}-Z_{212}){Z_{21}}\qquad R_{x}=black {Z_{11}Z_{22}-Z_{22}-{Z_{22}_QU_}}}}{qquad R_{x}

Pi-pad to admittance 파라미터

패시브 2 포트의 어드미턴스 파라미터는 다음과 같습니다.

{displaystyle I_{1}=Y_{11}V_{12}V_{2}\qquad I_{2}=Y_{21)V_{1}+Y_{22}V_{2}\qquad Y_{12}={12}Y,

저항성 파이 패드는 항상 2포트로 나타낼 수 있습니다.다음과 같이 어드미턴스 파라미터를 사용하여 특히 간단하게 표현할 수 있습니다.

Y_{21}=black {1}{R_{z}}\qquad Y_{11}=black {1}{R_{x}}+{\flac {1}{R_{z}}}=black Y_{22}=black {R_{R_y}}+1}{frac}{1

파이패드의 어드미턴스 파라미터

위의 방정식은 3차적으로 반전이 가능하지만 손실이 충분하지 않으면 일부 파이패드 구성요소에 음의 저항이 있습니다.

{\displaystyle R_{z}=sqquad R_{x}=sqquad R_{11}-Y_{21}\qquad R_{y}=sqquad R_{1}{Y_22}-Y_{21}},

일반적인 경우, 요건에 따라 임피던스 파라미터를 결정한다.

패드는 완전히 저항으로 만들어졌기 때문에 소스와 부하가 동일하지 않을 경우 소스와 부하를 일치시키기 위해 최소한의 손실이 있어야 합니다.

최소 손실은 다음과^[4] 같습니다.

$\displaystyle \mathrm {Loss_{min} =20\log _{10}\leftrt {rho }+{\rho }\rho\right},\display {text}\rho =displayfrac {max_{S},Z_{\textLoad}}{min},$

패시브 매칭2 포트는 손실을 줄일 수 있지만 패시브 매칭2 포트는 저항성 감쇠기 패드로 변환할 수 없습니다.

A=10^{-\mathrm {Loss}/20}\qquad Z_{11}=Z_{S}{\frac {1+A^{2}}{1-A^{2}}\qquad Z_{22}=Z_{\text{Load}}{\frac {1+A^{2}}{1-A^{2}}\qquad Z_{21}=2\frac {QRT}{{QRT}

이들 파라미터가 결정되면 위에서 설명한 바와 같이 T 또는 Pi 패드로 구현할 수 있습니다.

「」를 참조해 주세요.

메모들

^ NAB Engineering Handbook, Table 9-3 Resistive Pads (PDF) (5th ed.). National Association of Broadcasters. 1960. pp. 9–10.
^ "Attenuators, Fixed Keysight (formerly Agilent's Electronic Measurement)". www.keysight.com. Retrieved 2018-08-31.
^ 2013년 10월 30일 Wayback Machine – Herley General Microwave에 보관된 RF 감쇠기에 대하여
^ ^a ^b ^c 발켄부르크 (1998, 페이지 11_3)
^ 발켄부르크 (1998, 페이지 11_3-11_5)
^ ^a ^b 헤이트 & 켐메리 (1971년, 페이지 494년)

레퍼런스

Hayt, William; Kemmerly, Jack E. (1971), Engineering Circuit Analysis (2nd ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-027382-0
Valkenburg, Mac E. van (1998), Reference Data for Engineers: Radio, Electronics, Computer and Communication (eight ed.), Newnes, ISBN 0-7506-7064-9

외부 링크

[1] NAB Engineering Handbook, Table 9-3 Resistive Pads (PDF) (5th ed.). National Association of Broadcasters. 1960. pp. 9–10.

[Agilent_Overview-2] "Attenuators, Fixed Keysight (formerly Agilent's Electronic Measurement)". www.keysight.com. Retrieved 2018-08-31.

[3] 2013년 10월 30일 Wayback Machine – Herley General Microwave에 보관된 RF 감쇠기에 대하여

[Valkenburg_1998_11_3-4] 발켄부르크 (1998, 페이지 11_3)

[5] 발켄부르크 (1998, 페이지 11_3-11_5)

[Hayt_1981_494-6] 헤이트 & 켐메리 (1971년, 페이지 494년)

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