4. Аттенюаторы, мосты, согласование

Часто возникает необходимость согласовать источник сигнала и нагрузку

Согласовать — значит «подобрать» сопротивления:

Какие существуют виды согласования:

По напряжению — в этом случае сопротивление нагрузки выбирается максимально возможным, а коэффициент передачи по напряжению стремится к единице.
По току- в этом случае сопротивление нагрузки выбирается минимально возможным, а коэффициент передачи по току стремится к единице.
По мощности — в этом случае сопротивление нагрузки подбирается равным сопротивлению источника, в результате на нагрузке получается максимально возможная мощность (столько же выделяется и на источнике)

1 и 2 тип согласования чаще всего используются в низкочастотных и как правило аналоговых сигналах (схемы на ОУ),
3 тип крайне важен в СВЧ технике, в особенности в приемо-передающей, т.к. коэффициенты усиления у многих микросхем «железные», не регулируемые, а значит нужно так ослабить сигнал на входе, чтобы не перейти в режим насыщения и работать на линейном участке

Аттенюаторы и мосты

Для того чтобы ослабить СВЧ сигнал нежелательно использовать обычный резистивный делитель (аттенюатор Г типа) — т.к. в этом случае может быть несогласованно волновое сопротивление, для задачи ослабления сигнала используются аттенюаторы.

Для частот до 1ГГц (в идеале до 500МГц) могут использоваться резистивные аттенюаторы Т и П типа

Рассмотрим основные типы аттенюаторов, в качестве основы использованы материалы этой статьи:
https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-1/attenuators/
https://radioprog.ru/post/94 (русская версия)

Аттенюатор Т типа:

Аттенюатор П типа

Аттенюаторы Т и П типа являются симметричными, за счет чего даже без подключения нагрузки будет эквивалент требуемого сопротивления.

Аттенюатор Г типа

Он не является симметричным, и при отключении нагрузки он будет вызывать отраженную волну.

Выбор аттенюатора лучше производить по принципу «какие сопротивления из имеющихся ближе к расчетным» разумеется предпочтение следует отдавать аттенюаторам Т или П типа.

Кольцевой делитель мощности с омической нагрузкой

Наибольшее применение в микрополосковой технике нашли направленные кольцевые делители мощности с развязывающим сопротивлением. Их применяют для разветвления и суммирования сигналов в системах питания фазированных антенных решеток (ФАР), мощных усилителях на транзисторах, в смесителях, переключателях и т. п.

Типовые параметры делителя следующие: в полосе частот f max /f min = 1,4, Ксв = 1,22, развязка выходных плеч более 20 дБ.

Сосредоточенное сопротивление выполняется в виде поглощающей пленки (в идеале, но можно использовать SMD резистор):

R=2*Z0

Волновое сопротивление кольца:

Zk=Z0*sqrt(2)

Где эффективная диэлектрическая проницаемость:

Геометрическая длина между плечами:

Диаметр кольца:

Входные и выходные проводники рассчитываются как микрополосковые линии.

Данный делитель можно применить для неравномерного деления мощности (в малом диапазоне), но для этих целей лучше подходит направленный кольцевой делитель мощности с неравным делением