Аттенюатор на параллельном (а) и последовательном (б) проволочном или тонкопленочном поглотителе на изолирующей подложке

В зависимости от конструкции, фиксированные аттенюаторы могут быть совместимы с коаксиальным, волноводным или полосковым трактом. Существуют конструкции с волноводной лопаткой, с вращающейся лопаткой, на основе направленного ответвителя, с Т-цепью или с П-цепью, на основе линии передачи с потерями или распределенно-резистивной пленки. В частности, в коаксиальном тракте наибольшее распространение получили аттенюаторы с Т-цепью или П-цепью: на основе проволочных резисторов (низкие частоты) или тонкопленочных резисторов (высокие частоты) (рис. 17.5.2). На СВЧ вместо угольных резисторов используются тонкопленочные резисторы. Они используют легированную нихромом пленку на высококачественной керамической подложке, чтобы гарантировать надежно закрепленную пленку с низкотемпературными коэффициентами. Такая конструкция делает резисторы чрезвычайно стабильными на высоких частотах. В микроволновых применениях широко используется исключительно малый скин-эффект таких резисторов. Т-образные и П-образные конфигурации, получаемые путем подключения резисторов последовательно и параллельно к центральному проводнику коаксиала, контактируют и с внешним проводником. Поэтому Т-конфигурация может быть изготовлена с помощью одного шунта, фланкированного двумя последовательными резисторами, а П-конфигурация – с помощью одного последовательного резистора, фланкированного двумя шунтирующими резисторами. Последовательные резисторы не способны поглощать мощность более 1 Вт, но для интересующих нас приложений (векторные и скалярные анализаторы цепей) это не является ограничением.

Переменные аттенюаторы

Каждый переменный аттенюатор имеет диапазон регулирования ослабления, например, 0-20 дБ; это регулирование, как указано выше, может быть непрерывным или шаговым, ручным или программным.

Шаговые аттенюаторы

Чтобы создать шаговый аттенюатор, набор фиксированных аттенюаторов механически упорядочивают в барабане или на пластине для получения набора ослаблений путем переключения контактов. Этот способ обеспечивает высокую надежность. Шаги могут быть, например, 0.1, 1, или 10 дБ. На концах устройства устанавливаются стационарные коаксиальные разъемы. Такие конструкции применяются в диапазоне от 0 до 18-20 ГГц для приложений, требующих лишь гладкой неравномерности широкополосной частотной характеристики с низким КСВн и удовлетворительной восстанавливаемости в диапазоне от 0 до 120 дБ.

Переменные аттенюаторы с непрерывной регулировкой ослабления

Существуют следующие разновидности этих аттенюаторов:

• «Стенка потерь»
• «Подвижная лопасть (заслонка)»
• «Роторная лопасть»
• Переменный ответвитель
• Абсорбционный
• Коаксиальная резистивная пленка
• «Переменное Т»
• Запредельный волновод (плунжер)

Быстро переключаемые (перестраиваемые) аттенюаторы

Среди существующих переменных электронных (то есть управляемых сигналом) аттенюаторов (шаговых или управляемых напряжением) особое значение для интересующих нас приложений имеют такие, которые допускают очень быстрое переключение ослабления (с временем переключения порядка 30 нс), имеют высокую точность и повторяемость. Управляющие сигналы могут иметь вид тока смещения или цифровой. Ток смещения может быть импульсным, меандровым или синусоидальным. В коаксиальном шаговом варианте типичные параметры таких аттенюаторов таковы [17.1]:

• Рабочие частоты: 0 – 40 ГГц
• Ослабление: 0 – 11 или 20 дБ
• Шаг: 1 дБ
• Максимальный КСВн: 1.3 на 12.4 ГГц

1.7 на 34 ГГц

1.8 на 40 ГГц

• Повторяемость: в пределах 0 – 0.03 дБ
• Средняя мощность на входе: до 1 Вт

Аттенюатор с поглощающей стенкой

Конструкция волноводного переменного аттенюатора с «поглощающей стенкой»

На рис. 17.6.1 показана конструкция волноводного переменного аттенюатора с «поглощающей стенкой». Он состоит из стеклянной лопасти, покрытой поглощающим материалом, подобным аквадагу или углероду. Лопасть помещается в центре широкого размера направляющего устройства, где интенсивность электрического поля максимальна. Приводной механизм с циферблатом сдвигает лопасть от центра в меру изменения ослабления. Аттенюатор требует калибровки. Чтобы согласовать аттенюатор с волноводом, лопасть может быть клиновидной на каждом конце. Обычно сужение в половину волноводной длины волны обеспечивает приемлемое согласование. Поэтому последнее частотно зависимо и стеклянный диэлектрик лопасти вносит существенный фазовый сдвиг.

Ослабления можно также достигнуть вставлением резистивного элемента сквозь заслонку. Плоскость элемента лежит в распределении электрического поля поперек широкого размера волновода, в результате степень ослабления увеличивается с глубиной вставки. К сожалению, в этой конструкции получается разрыв, обусловливающий плохое согласование.

Аттенюатор с подвижной лопастью (заслонкой)