Kintamasis slopintuvas: tipai ir naudojimas

A kintamasis slopintuvasyra pasyvus arba aktyvus RF/mikrobangų komponentas, skirtas sumažinti signalo amplitudę kontroliuojamu dydžiu, išlaikant priimtiną varžos atitiktį visame darbiniame dažnių juostos plotyje. Skirtingai nuo fiksuotų slopintuvų, kurie suteikia vieną iš anksto nustatytą įterpimo praradimą, kintamieji slopintuvai leidžia reguliuoti -nuolatinį arba diskretišką- slopinimo lygį, paprastai nuo beveik -nulio iki 30 dB arba daugiau, atsižvelgiant į topologiją ir taikymo reikalavimus. Įrenginys yra labai svarbus automatinio stiprinimo valdymo kilpose, siųstuvo galios reguliavime, imtuvo dinaminio diapazono išplėtimo ir bandymo prietaisuose, kur būtina tiksliai valdyti signalo lygį.

Būsiu atviras: pirmasis kintamasis slopintuvas, kurį nurodžiau į dizainą, buvo nelaimė. Ne todėl, kad dalis buvo bloga Tai, kas duomenų lape nebuvo pabrėžta, buvo įterpimo nuostolių kitimas įvairiose temperatūrose. Statėme lauko įrenginį belaidžio atbulinio perdavimo sistemai. Vasaros bandymai praėjo gerai. Sausio mėn. Minesotoje, esant maksimaliam slopinimui, jis sumažėjo 1,8 dB. AGC kilpa sugedo bandant kompensuoti.

Pamoka mums kainavo lentos sukimą ir šešias savaites. Dabar aš patikrinu tris dalykus, net nežiūrėdamas į slopinimo diapazoną:

Įterpimo praradimas esant minimaliam slopinimo būsenai. Tai yra jūsų pagrindinė bauda,{1}}jūs mokate ją visą laiką.

Įterpimo nuostolių delta visame temperatūros diapazone. Paprastai palaidotas duomenų lapo 14 puslapyje.

VSWR adresuvisisilpninimo būsenas, o ne tik tą, kurią jie{0}}išrinko pirmajam puslapiui.

Visa kita yra antraeilis dalykas.

Dauguma RF inžinierių pirmiausia pasiekia PIN diodų slopintuvus ir dėl geros priežasties. Fizika yra elegantiška: įleiskite srovę į vidinę sritį, padidėja laidumas, sumažėja RF varža. Apverskite poslinkį ir gausite didelę varžą. Įveskite keletą iš jų į pi arba tee tinklą tinkamai suderindami ir turėsite nuolat kintamą slopinimą, valdomą nuolatinės srovės įtampa arba srove.

Dažnių diapazonas yra tikrai įspūdingas. DC iki 40 GHz pasiekiamas naudojant gerą dizainą. Kai kurios specializuotos dalys viršija 50 GHz. Skyworks SKY12347-362LF, kurį naudojau turbūt keliolikoje dizainų, apima DC iki 6 GHz su maždaug 32 dB diapazonu. Tvirta dalis. Ne jaudinantis, bet tvirtas.

Štai ko jie jums nepasakoja programos pastabose: PIN diodai turi atminties efektą esant žemiems dažniams. Žemiau apie 10 MHz saugomas įkrovimas vidinėje srityje tarp RF ciklų neišsivalo pakankamai greitai, o slopinimas priklauso nuo signalo{2}}lygio. Mačiau trečiosios-eilės iškraipymo šuolį 15 dB konstrukcijoje, kuri turėjo atlaikyti nuo 1 MHz iki 2 GHz. Pataisyta buvo pridėtas aukšto dažnio{9}}filtras prie įėjimo,{10}}kuris sistemos architektas nebuvo patenkintas.

Temperatūros koeficientas yra kitas gotcha. Srovės-valdomi PIN slopintuvai dreifuoja, nes diodo varžos-lyginant-srovės kreivė kinta priklausomai nuo temperatūros. Įtampa{5}}valdomos versijos yra šiek tiek geresnės, bet neapsaugotos. Biudžetas 0,02-0,05 dB/ laipsnis planavimo tikslais. Taikant tikslią matavimo programą, tai nėra nereikšminga.

Variable Attenuator

Visiškai kitoks gyvūnas. DSA perjungia fiksuotus slopintuvo segmentus naudodami FET arba MEMS jungiklius. Jūs siunčiate lygiagretųjį arba nuoseklųjį skaitmeninį žodį, o dalis pasirenka, kuris varžinių trinkelių derinys yra signalo kelyje.

Gerai: pakartojamumas yra išskirtinis. Būsena 01101 suteikia tokį patį slopinimą šiandien, rytoj ir kitais metais. Monotoniškumą garantuoja dizainas,{3}}kiekvienas bitas prideda nurodytą žingsnį. Perjungimo greitis svyruoja nuo nanosekundžių (GaAs FET) iki mikrosekundžių (MEMS), pakankamai greitas TDMA serijos galiai valdyti.

Blogai: jūs įstrigote nuo atskirų žingsnių. 6-bitų DSA suteikia 0,5 dB skiriamąją gebą, o tai skamba gerai, kol jums reikia 7,3 dB ir reikia pasirinkti tarp 7,0 ir 7,5. AGC kilpoje šis kvantavimas sukuria ribinius ciklus. Kilpa amžinai medžioja tarp dviejų būsenų, niekada nenustoja. Aš tai „išsprendžiau“ pridėdamas mažo-diapazono analoginį VVA po DSA neapdoroto elemento, bet jis veikia.

Bjaurus: trikdžiai bitų perėjimų metu. Kai DSA persijungia iš 01111 (15,5 dB) į 10 000 (16 dB), yra akimirka-gal 5 ns, o gal 50 ns-, kai vidiniai jungikliai yra tarp būsenų, o slopinimas yra neapibrėžtas. Paprastai mažesnis nei bet kuris galutinis taškas, o tai reiškia, kad galios šuolis pasiekia jūsų pasroviui esantį stiprintuvą. PE43711 iš pSemi su „mažiau trikdžių“ architektūra su tuo susitvarko geriau nei dauguma kitų, tačiau tai nėra stebuklinga. Vis dar yra trumpalaikės energijos.

6 bitų slopintuvas su 0,5 dB LSB suteikia 31,5 dB diapazoną. Gana standartinis.

Taigi kodėl egzistuoja 7-bitų dalys? Dvi priežastys. Pirma, mažesnė skiriamoji geba: 0,25 dB žingsniai leidžia tiksliau apkarpyti sistemos stiprinimą. Antra,-ir tai mažiau akivaizdu,{13}}papildomas bitas gali būti naudojamas pertekliniam naudojimui. Kai kurie gamintojai leidžia pasirinkti, ar naudoti visus 7 bitus 0,25 dB žingsniams arba 6 bitus 0,5 dB žingsniams su 7 bitu kaip „smulkiu apipjaustymu“, kuris kompensuoja visą kreivę. Patogus norint kompensuoti{14}}dalies skirtumus gamyboje.

„Peregrine“ (dabar „pSemi“) tapo „UltraCMOS“ proceso pradininku, dėl kurio didelio{0}}našumo silicio DSA tapo gyvybingi. Prieš tai, jei norėjote rimto pralaidumo, pirkote GaAs, o tai reiškė $ $ $ ir 5 V tiekimą. PE4312 ir jo palikuonys atnešė 50 omų DSA į 3,3 V CMOS žemę. Pakeitė daugelio dizaino ekonomiką.

Mikroelektromechaninės sistemos pažadėjo pakeisti radijo dažnių slopinimą. Maži fiziniai jungikliai, iš esmės tobuli, kai jie yra uždaryti, iš esmės atsidaro, kai jie yra atidaryti. Nėra puslaidininkių parazitų. Ohminis kontaktas.

Teorija pasitvirtina. MEMS atenuatoriai pasiekia įterpimo praradimą ir tiesiškumą, kurio silicis negali liesti. Analoginiai įrenginiai ADRF5720 veikia iki 40 GHz su 1,5 dB įterpimo nuostoliais. Išbandykite tai naudodami FET jungiklį.

Bet-tai yra didelis, bet-patikimumas išlieka ginčytinas. MEMS jungikliai fiziškai juda. Judančios dalys susidėvi. Gamintojai teigia, kad yra milijardai ciklų, o gerybinėmis laboratorinėmis sąlygomis jie tikriausiai juos gauna. Naudojant terminį ciklą, drėgmę, vibraciją? Aš skeptiškai nusiteikęs. Mačiau tiksliai vieną MEMS slopintuvą gamybos projekte, prie kurio dirbau, ir tai buvo bandymo prietaise, kur perjungimo dažnis buvo gal kelis kartus per sekundę. Dėl korinio ryšio bazinės stoties, kuri per sekundę reguliuoja tūkstančius galios... paklauskite manęs dar kartą po penkerių metų.

Taip pat yra pakuotės problema. MEMS įrenginius reikia hermetiškai užsandarinti arba į vidų patenka drėgnas oras ir daiktai surūdija arba prilimpa. Hermetiškos pakuotės kainuoja. Visas pasiūlymas dėl vertės pradeda klibėti, kai jūsų „15 USD vertės MEMS štampai“ yra „8 USD hermetiškoje pakuotėje“ su „12 USD surinkimo kaina“.

Variable Attenuator

Nueikite į bet kurią RF bandymų laboratoriją ir kalibravimo serijoje rasite sukamųjų mentelių slopintuvus. Šie bangolaidžiai gyvūnai-fiziškai sukasi varžinę plokštę, kad pakeistų, kiek signalo ji perima,{2}}siūlo tikslumą, kurį elektroniniai slopintuvai stengiasi suderinti.

Weinschel 953 serija. Hewlett-Packard 355C/D (taip, HP, o ne „Agilent“ ar „Keysight“{4}}šie dalykai yra tokie seni ir vis dar veikia). Flann Microwave tikslūs bangolaidžiai. Jie sunkūs, lėti, brangūs ir visiškai patikimi. Kai jums reikia 40 dB atskaitos, kurios tikslumas yra ±0,1 dB nuo 18 iki 26,5 GHz, jūs nesiekiate puslaidininkio.

Naudojant stendą, rankiniai žingsnių slopintuvai su paspaudimo{0}}sustabdymo ratukais išlieka keistai svarbūs. Seną Kay 1/839 galima įsigyti už 50 USD „eBay“ ir suteikia 1 dB žingsnį iki 79 dB, geriau suderinant nei dauguma integruotų DSA. Sujungimai padidina nuostolių, kuriuos turėsite sukalibruoti, tačiau greitiems eksperimentams jie puikiai tinka.

Aš laikau JFW 50R-142 savo stalo stalčiuje. Fiksuotas 50 omų bendraašis, vardinė DC-2 GHz, nuo 0 iki 110 dB 1 dB žingsniais. Jungikliai yra tikri tikslūs rezistorių tinklai, o ne puslaidininkiai. Jis pastatytas kaip tankas ir tarnaus ilgiau.

Skirtingas pasaulis. Skaidulinėse sistemose slopinimas valdomas optiniame sluoksnyje, o mechanizmai yra žavūs.

MEMS{0}}pagrįsti VOAnaudokite pakreipiamą veidrodį. Šviesa patenka iš įvesties pluošto, atsitrenkia į veidrodį, atsispindi link išėjimo pluošto. Šiek tiek pakreipkite veidrodį ir dalis šviesos nepateks į išvesties šerdį. Daugiau pakreipkite, daugiau šviesos praleidžiama. Analoginis valdymas, protingas greitis, puikus pakartojamumas. „DiCon MEMS VOA“ iš esmės buvo pramonės standartas dešimtmetį.

Skystųjų kristalų VOAišnaudoti poliarizaciją. Skystieji kristalai sukasi praeinančios šviesos poliarizacijos būseną; tada poliarizatorius susilpnėja pagal sukimosi kampą. Jokių judančių dalių. Lėtesnis nei MEMS, bet mechaniškai neperšaunamas.

Taip pat yrakintamo pluošto Bragg grotelėspožiūriai irelektroniniu būdu{0}}valdoma absorbcijaspecialiuose pluoštuose, tačiau tai yra niša. Dauguma telekomunikacijų VOA, su kuria susidursite, yra MEMS arba LC.

Įterpimo praradimas čia yra labai svarbus, nes dažnai esate sustiprintų tarpatramių grandinėje. Kiekvienas 0,5 dB, kurį iššvaistote VOA, yra 0,5 dB OSNR, kurio niekada negrąžinsite. Geri MEMS VOA pasiekia IL iki 0,8 dB; pigūs pasiekia 1,5 dB ar dar blogiau.

Keletas dalykų, kuriuos norėčiau, kad kas nors man būtų pasakęs anksčiau:

Atenuatorių suderinimas su sistemos varža nėra neprivalomas.

Taip, jūsų DSA yra „įvertinta 50 omų“. Bet jei jūsų plokštės perdavimo linijos iš tikrųjų yra 52 omų, nes jūsų jungtis nepatenka į taikinį, S21 dažnyje pamatysite bangavimą, dėl kurio apibūdinimo metu būsite išprotėję. Tai ne atenuatoriaus kaltė.

Galios valdymo specifikacijose daroma prielaida, kad jis puikiai šildo.

„1 W maksimalus įvesties“ įvertinimas buvo matuojamas vertinimo lentą priveržus varžtais prie aliuminio bloko. Ar jūsų tikroji PCB su 1 uncijos vario ir be šiluminių angų? Jūs tikriausiai esate saugus iki 0,4 W. Galbūt.

Valdymo sąsaja yra svarbesnė, nei manote.

Lygiagrečiai-sąsajos DSA reikia 6-7 GPIO. Jei jūsų mikrovaldiklis yra apribotas GPIO{5}}, dabar pridedate pamainų registrą arba I²C plėtiklį. Serijinės sąsajos DSA to išvengia, bet padidina delsą. Greito AGC ciklo atveju šis delsos laikas gali būti svarbus. Patikrinkite laiko diagramas.

Pardavėjo paraiškos pastabas rašo žmonės, norintys jums parduoti dalis.

Juose pavaizduota auksinė lenta, tobulas išdėstymas, idealios sąlygos. Jūsų rida skirsis. Perskaitykite programos pastabą, kad sužinotumėte sąvokas, tada patikrinkite naudodami savo matavimus.

Tai nėra patvirtinimai-Neturiu finansinių santykių su jokiu gamintoju-tik pastebėjimai iš išsiųstų versijų.

UžDSA, mažesnis nei 6 GHz: pSemi PE43711 (31,5 dB, 0,25 dB žingsniai, atsparus trikdžiams{3}) arba pigesnis PE4312 (31,5 dB, 0,5 dB žingsniai). Abu veikia. Abu turi keistenybių. Abu turi pakankamai rinkos istorijos, kad klaida būtų žinoma.

Užnuolatinis slopinimas (VVA): Mini{0}}ZX76 serijos grandinės, kai leidžia biudžetas. Skyworks SKY12347, kai to nedaro. Nė vienas nėra tobulas visose temperatūrose. Atitinkamai planuokite.

Užhigh frequency (>20 GHz): Sąžiningai, skambinu gamintojui ir pasikalbu. „Analog Devices“ ir „Qorvo“ turi dalis, pasirinkimas yra nedidelis, o „teisingas“ pasirinkimas labai priklauso nuo jūsų konkrečių reikalavimų. Tai nėra plataus vartojimo elektronika-milimetrine banga, viskas yra pritaikyta.

Užoptinis telekomunikacijos: DiCon ir Agiltron buvo patikimi. JDS Uniphase (dabar „Viavi“) gamina gerų dalykų, tačiau produktų linijos susiskaidė dėl įvairių įsigijimų. Prieš įsipareigodami patikrinkite, kas dabar aptarnauja dalį.

ESD užmuša puslaidininkinius slopintuvus. Tai ne naujiena. Apie ką mažiau diskutuojama: gedimas gali būti subtilus. Mačiau dalių, kurios vis dar „veikia“ po ESD įvykio, tačiau turi pablogėjusią tiesiškumą arba pasikeitusią slopinimo kalibravimą. Jei jūsų sistemai staiga nepavyko atlikti EMC bandymo praėjus šešiems gamybos mėnesiams ir jūs nieko nepakeitėte, patikrinkite slopintuvą. Ypač jei jūsų surinkimo namas pakeitė tvarkymo procedūras.

PIN diodai sugenda grakščiai-slopina, didėja iškraipymas-, tačiau jie retai staiga miršta. DSA FET jungikliai sunkiai sugenda. Vienu jungikliu sutrumpėja, jūsų slopinimas neteisingas 4 dB, o jei to nestebite, sistema tiesiog paslaptingai elgiasi netinkamai.

MEMS gedimai dažniausiai būna „užstrigę“ gedimai. Jungiklis nustoja perjungti. Priklausomai nuo to, kurioje padėtyje jis laikosi, jūs gaunate arba neveikiantį kanalą, arba visam laikui -kelią. Bandymo įranga su MEMS slopintuvais turėtų būti reguliariai pratinama; jungikliai, kurie sėdi vienoje padėtyje ištisus mėnesius, gali išvystyti „stingimą“.

Aš rimtai nedirbauferito -pagrindaskintamieji atenuatoriai. Teorija yra šauni-magnetiškai-suderinta sugertis-, tačiau mano matytos dalys yra didelės, -negauna energijos (elektromagnetui reikia srovės) ir apsiriboja bangolaidžio diegimu. Gali būti programų, kur jos idealiai tinka. Asmeniškai nesu su juo susidūręs.

Grafeno{0}}pagrindasakademinėje literatūroje yra slopintuvų. Manoma, kad derinamumą lemia kintantis Fermi lygis, taigi ir laidumas. Tikėsiu, kad jis bus -paruoštas gamybai, kai „Digi-Key“ jį parduos.

Taip pat yra darbofazės-keisti medžiagasRF perjungimui ir slopinimui. Idėja yra ta, kad tam tikras medžiagas galima perjungti tarp amorfinės ir kristalinės būsenos naudojant šiluminius impulsus, kurių kiekvienoje būsenoje RF savybės labai skiriasi. Ankstyvos dienos.

Taigi aš matau tokį kraštovaizdį: PIN diodai analoginiam valdymui, DSA skaitmeniniam tikslumui, MEMS, kai reikia absoliučiai geriausių specifikacijų, mechaninis kalibravimas ir metrologija, optinis skaidulinėms sistemoms. Kiekvienas turi kompromisų. Nė vienas nėra universalus. Geriausi mano pažįstami inžinieriai renkasi technologiją pagal tai, ką jie gali pakęsti, o ne tik tai, kas geriausiai veikia pirmą dieną.

Jei atsižvelgsite į vieną dalyką: patikrinkite temperatūrą. Bandymas slopinimo diapazono kampuose. Išbandykite dažnius, kurie jums iš tikrųjų rūpi, o ne tik ten, kur duomenų lapas atrodo gražiausiai. Dalis, kuri puikiai veikia esant 25 laipsniams ir 1 GHz, gali jus išduoti esant -20 laipsnių ir 5,8 GHz.

Paklausk iš kur aš žinau.