Bezvadu sakaru tehnoloģija ir pavērusi ceļu ļoti interesantiem izgudrojumiem. To sauc arī par saziņu “pa gaisu”. Šī tehnoloģija padarīja mobilo un starpplanētu saziņa realitāte. Pirmais mobilais sakars, kas tika izgudrots 1880. gadā, bija “Fotofons”. Tas izmantoja saules gaismu, lai pārsūtītu audio no viena punkta uz otru. Telekomunikāciju sistēmās informācijas pārsūtīšanai no vienas vietas uz citu tiek izmantota kāda veida enerģija, piemēram, radioviļņi vai akustiskā enerģija. Šeit netiek izmantoti vadi, un izplatīšanās vide parasti ir gaiss. Ir dažas problēmas, ar kurām saskaras šī tehnoloģija, kas pasliktina tās efektivitāti un uzticamību. Viens no šādiem izaicinājumiem ir vājināšanās. Vājināšanai izmantotā ierīce ir Attenuator.
Kas ir vājinātājs?
Signāli tiek nosūtīti no vienas vietas uz citu, izmantojot nesēju. Šie signāli var būt datu signāli, sprieguma signāli, strāvas signāli utt. Kad signāla nobrauktais attālums palielinās, signāla stiprums pakāpeniski samazinās. Šo pakāpenisko signālu intensitātes zudumu vidē sauc par vājināšanu.
Lai gan šī parādība tiek uzskatīta par izaicinājumu signālu tālsatiksmes pārraidīšanai, tiek konstatēts, ka tā ir noderīga daudzos citos uzdevumos. Ierīci, kas paredzēta signālu jaudas samazināšanai, netraucējot viļņu formu, sauc par “Attenuator”.
Vājinātājs tiek ļoti izmantots pēc signālu ģeneratoru shēmas . Tas palīdz vājināt vai samazināt augsta līmeņa signālu stiprumu pirms to pielietošanas Antenas shēmas . Vājinātājs ir divu pieslēgumu elektroniska ierīce. Tā ir izstrādāta, izmantojot rezistori vājināt vai vājināt signālu. Vājinātāji ir pasīvās ķēdes, tie darbojas bez jebkādas barošanas. Tie ir pieejami gan kā fiksēts vājinātājs ar fiksētu vājināšanas līmeni, gan kā nepārtraukti maināms vājinātājs. Pretstatā pastiprinātāju pieauguma procentam, vājinātājs dod zaudējumu procentu. Vājināšanās lielumu mēra decibelos.
Attenuator dizains
Vājinātāji ir pasīvas divu pieslēgumu elektroniskās shēmas. Tie ir tīri izstrādāti, izmantojot rezistorus. Šeit rezistori ir sakārtoti kā a sprieguma dalītājs tīklā. Vājinātāja konstrukcija ir atkarīga no savienojošo vadu līnijas ģeometrijas starp ierīcēm. Atkarībā no tā, vai līnija ir līdzsvarota vai nelīdzsvarota, ar līniju izmantotajiem vājinātājiem jābūt līdzsvarotiem vai nelīdzsvarotiem. Attālinātāji, ko izmanto ar koaksiālajām līnijām, nav līdzsvaroti. Vājpāriem izmantotie vājinātāji ir līdzsvaroti.
Vājinātāja ķēde ir gan lineāra, gan abpusēja, pamatojoties uz lietojumu, vājinātājs var būt vienvirziena vai divvirzienu. Kad vājinātāja ķēde tiek padarīta simetriska, starp ieejas un izejas portu nebūs atšķirības. Tādā gadījumā parasti kreiso portu uzskata par ievadi, bet labo - par izvadi.
Vājinātāji ir atrodami arī kā iebūvētas shēmas signālu ģeneratoros, kā arī atsevišķas shēmas. Atsevišķi vājinātāji tiek izvietoti virknē starp signāla avotu un slodzes ķēdi uz signāla ceļa. Šādā gadījumā papildus vājināšanās nodrošināšanai tai jāatbilst avota pretestībai un slodzes pretestībai. Lai samazinātu signāla jaudu, radiosakaru un pārraides līnijās ir atrodami vājinātāji.
Vājinātāja veidi
Vājinātāji ir pieejami gan kā fiksēti, gan regulējami. Fiksētie vājinātāju tīkli ir pazīstami kā ‘vājinātāju spilventiņi’. Tie ir pieejami īpašām vērtībām no 0dB līdz 100dB. Vājinātāji parasti ir radiofrekvenču un optiskās lietojumprogrammās. Radiofrekvenču vājinātājus izmanto elektroniskajās shēmās, savukārt optiskie vājinātāji atrod pielietojumu šķiedru optikā.
Daži parastie vājinātāju izkārtojumi ir: T konfigurācija, pI konfigurācija un L konfigurācija. Šīs konfigurācijas ir nesabalansētas. Sabalansētais T konfigurācijas un pI konfigurāciju tips tiek apzīmēts kā attiecīgi H konfigurācija, O konfigurācija. Līdzsvarotais tips ir simetriska shēma, bet nesabalansētie veidi ir asimetriskas shēmas.
T konfigurācija Attenuator
Vājinātāja uz RF balstīta konstrukcija ir sešu veidu. Tie ir fiksēta tipa, soļa tips, nepārtraukti mainīgā tips, programmējamais tips, līdzstrāvas novirzes un līdzstrāvas bloķēšanas tips.
Fiksēts tips
Fiksēta tipa vājinātājos rezistoru tīkls tiek bloķēts ar iepriekš noteiktu vājināšanas vērtību. Tie ir noteikti signāla ceļā, lai mazinātu pārraidītā signāla jaudu. Tie var būt vienvirziena vai divvirzienu, pamatojoties uz to piemērošanas prasībām. Tie var būt pieejami kā virsmas stiprinājumi, viļņvadi vai koaksiāli. Uz mikroshēmas balstītā dizainā dažādu veidu materiāli, kas uzklāti uz siltumvadoša pamatnes, attīsta pretestību. Šī pretestības vērtība ir atkarīga no mikroshēmas izmēriem un šķeldu ražošanai izmantotajiem materiāliem.
Vājinātājs ar Pi konfigurāciju
Soli tips
Šie vājinātāji ir līdzīgi fiksētiem vājinātājiem. Bet šāda veida gadījumā tiek nodrošināta spiedpoga, lai pielāgotu vājināšanās vērtības. Tie nodrošina vājināšanās vērtības tikai no iepriekš kalibrētām darbībām. Atkarībā no pielietojuma vājinātāju var izmantot vai nu mikroshēmas, viļņvada vai koaksiālā formātā.
Nepārtraukti mainīgs tips
Nepārtraukti mainīgā tipa gadījumā vājināšanās vērtību var manuāli mainīt uz jebkuru vājināšanās vērtību no norādītā norādītā diapazona. Šāda veida slāpētāju tīklā esošie rezistori tiek atjaunoti ar cietvielu elementiem, piemēram, MOSFET vai PIN diode. Salīdzinot ar pasīvo rezistoru tīklu, mainot spriegumu FET ierīcēs, vājinājumu var mainīt ar lielāku izšķirtspēju. Šeit ir iespējams mainīt vājinājumu, izmantojot manuāli vai ar elektronisko signālu palīdzību.
Programmējams tips
Šo tipu tautā sauc arī par ‘Digital step attenuator’. Šo komponentu kontrolē ar datoru vadīts ārējais vadības signāls. Tos kontrolē TTL loģiskās ķēdes ar pakāpju izmēru diapazonu, piemēram, 2,4,6, ……, 32. Ja tiek konstatēts, ka šim vājinātājam pielietotais spriegums ir mazāks par 1 V, tiek sasniegts loģiskais līmenis 0. 3V un augstākiem spriegumiem ir norādīts 1. loģikas līmenis. Iepriekš minētos loģiskos līmeņus izmanto, lai kontrolētu viena pola un dubultmetiena slēdžus, kas signāla ceļā savieno vairākus vājinātājus. Šis tips ir pieejams arī USB dizainā ar instalēto programmatūru.
DC novirzes tips
Šāda veida vājinātājam ir kapacitāte gan ierīces ieejas, gan izejas portā, kas bloķē līdzstrāvas spriegumu. Tādējādi, izņemot RF signālu vājināšanu, šis tips nodod līdzstrāvas signālus.
Līdzstrāvas bloķēšanas tips
Šis tips ir līdzīgs DC Bias tipam. Vienīgā atšķirība starp šiem diviem ir veids, kā līdzstrāvas signāls tiek pilnībā bloķēts bez alternatīva ceļa, kas iet uz izejas portu.
Optiskie slāpētāji
Tie ir līdzīgi RF vājinātājam, bet elektrisko signālu vietā tie vājina gaismas viļņus. Šis vājinātājs absorbē vai izkliedē gaismu atbilstoši vājināšanās vērtībām, nemainot viļņu formu. Līdzīgi kā RF vājinātāji, arī optiskie vājinātāji tiek veidoti kā fiksēti, mainīgi, programmējami utt. Tie ir izstrādāti, pamatojoties uz lietojuma prasībām. Fiksētie optiskie vājinātāji izmanto leģētas šķiedras, lai izkliedētu ievadītā gaismu. Maināmi un programmējami optiskie vājinātāji ir cieši saistīti ar RF mainīgajiem un RF programmējamiem vājinātājiem.
Vājināšanās tīklā
Vājināšanās ir signāla stipruma samazināšana. To var atrast gan ar analogajiem, gan ciparu signāliem. Vājinājumu mēra decibelos. Optisko šķiedru kabeļos vājinājumu mēra kā decibelu skaitu uz pēdu. Kabelis ar mazāku vājinājumu uz attāluma vienību tiek uzskatīts par efektīvāku.
Vājinājums ir redzams sakaru sistēmās, kad signāli tiek pārraidīti lielos attālumos. Datortīkla kontekstā vājināšanās ir sakaru vai datu signālu stipruma zudums, pārraidot lielos attālumos. Samazinoties vājināšanās ātrumam, pārsūtītie dati kļūst sagrozīti. Galvenie datortīkla vājināšanās cēloņi ir:
- Diapazons - Gan vadu, gan bezvadu sakaros, kad signāls tiek pārraidīts lielos attālumos, signāla stiprums pakāpeniski samazinās.
- Iejaukšanās Jebkuras formas iejaukšanās, piemēram, fiziski šķēršļi, samazina pārraidīto signālu stiprumu.
Tipiskās līnijas vājināšanās vērtības DSL tīklā svārstās no 5dB līdz 50dB. Šajā gadījumā vājinājumu mēra kā signāla zudumu starp pakalpojumu sniedzēja piekļuves punktu un māju. Labāka signāla kvalitāte, samazinot vājināšanās vērtību. Wi-Fi tīkliem tiek novērota dinamiskā ātruma mērogošana. Tas automātiski pielāgo savienojuma maksimālo datarātu uz augšu vai uz leju atkarībā no līnijas pārraides kvalitātes.
Attenuatoru pielietojums
Daži no ievērojamākajiem attenuatoru pielietojumiem ir šādi:
- Apraides stacijās vājinātājus izmanto kā skaļuma regulēšanas iekārtas.
- Testēšanas nolūkos laboratorijās, lai iegūtu mazākus sprieguma signālus, tiek izmantoti vājinātāji.
- Stacionāros vājinātājus izmanto, lai uzlabotu pretestības saskaņošanu ķēdēs.
- Tos izmanto, lai pasargātu ķēdes no bojājumiem, ko rada augstsprieguma vērtības.
- RF vājinātājus izmanto jaudas aizsardzības izkliedēšanai, mērot RF signālus.
- Optiskie vājinātāji tiek izmantoti optiskās šķiedras sakaros, lai pareizi saskaņotu raidītāja un uztvērēja līmeni.
Bieži uzdotie jautājumi
1). Ko dara RF vājinātājs?
Lai protestētu pret sistēmām pret bojājumiem, ko rada lielas jaudas signāli, kas ir pārāk augsti, lai ķēde tos apstrādātu, RF vājinātāji palīdz samazināt ieejas signāla amplitūdas līmeni.
2). Kas ir pasīvais vājinātājs?
Pasīvais vājinātājs ir vājinātāja ķēde, kas sastāv tikai no rezistoriem. Šīs ķēdes darbībai nav nepieciešama barošana.
3). Kā mēra vājinājumu?
Vājinājumu mēra kā decibelu vienības uz barotnes garuma vienību.
4). Kāds ir optisko šķiedru vājināšanās cēlonis?
Optiskajās šķiedrās divi galvenie vājināšanās cēloņi ir absorbcija un izkliede.
5). Kāda ir attenuatora izmantošana TV signāliem?
Vājinātājs, ko izmanto TV signāliem, lai pielāgotu signāla jaudu un samazinātu traucējumus.
Vājinātājs palīdz samazināt signāla līmeni. Šeit ierīces jaudas izkliede ir atkarīga no tās tīklā izmantotā rezistora materiāla virsmas un masas. Daži no svarīgākajiem RF vājinātāja raksturlielumiem ir tā precizitāte, zems SWR, plakanas frekvences reakcija un atkārtojamība.
