Công nghệ truyền thông không dây đã mở đường cho những phát minh rất thú vị. Nó còn được gọi là truyền thông 'qua không khí'. Công nghệ này làm cho điện thoại di động và giao tiếp liên hành tinh một thực tế. Phương tiện liên lạc di động đầu tiên được phát minh vào năm 1880 là 'Photophone'. Nó sử dụng ánh sáng mặt trời để truyền âm thanh từ điểm này sang điểm khác. Trong các hệ thống viễn thông, một số dạng năng lượng như sóng vô tuyến hoặc năng lượng âm thanh được sử dụng để truyền thông tin từ nơi này sang nơi khác. Ở đây không sử dụng dây và môi trường truyền giống thường là không khí. Có một số thách thức mà công nghệ này phải đối mặt làm giảm hiệu quả và độ tin cậy của nó. Một trong những thách thức như vậy là Suy hao. Thiết bị được sử dụng để suy giảm là Attenuator.
Attenuator là gì?
Tín hiệu được gửi từ nơi này đến nơi khác thông qua một phương tiện. Các tín hiệu này có thể là tín hiệu dữ liệu, tín hiệu điện áp, tín hiệu dòng điện,… Khi quãng đường di chuyển của tín hiệu tăng dần cường độ của tín hiệu giảm dần. Sự mất dần cường độ của tín hiệu qua môi trường được gọi là Suy hao.
Mặc dù được xem là một thách thức đối với việc truyền tín hiệu đường dài, nhưng hiện tượng này được cho là hữu ích trong nhiều nhiệm vụ khác. Thiết bị được thiết kế để giảm công suất của tín hiệu mà không làm ảnh hưởng đến dạng sóng của nó được gọi là 'Bộ suy giảm'.
Bộ suy giảm được sử dụng nhiều sau khi mạch tạo tín hiệu . Nó giúp làm suy yếu hoặc giảm cường độ của các tín hiệu mức cao trước khi áp dụng chúng vào Mạch ăng ten . Bộ suy hao là một thiết bị điện tử hai cổng Nó được thiết kế bằng cách sử dụng điện trở để làm suy yếu hoặc suy giảm tín hiệu. Bộ suy giảm là mạch thụ động, chúng hoạt động mà không cần bất kỳ nguồn điện nào. Chúng có sẵn dưới dạng bộ suy hao cố định với mức suy hao cố định và như bộ suy hao thay đổi liên tục. Trái ngược với phần trăm tăng ích của bộ khuếch đại, bộ suy giảm cho phần trăm tổn thất. Lượng suy giảm được đo bằng decibel.
Thiết kế của Attenuator
Bộ suy giảm là mạch điện tử hai cổng thụ động. Chúng được thiết kế hoàn toàn bằng cách sử dụng điện trở. Ở đây, các điện trở được bố trí như một chia điện áp mạng lưới. Thiết kế bộ suy giảm phụ thuộc vào dạng hình học đường dây của các dây kết nối giữa các thiết bị. Tùy thuộc vào việc một đường dây là cân bằng hay không cân bằng, các bộ suy giảm được sử dụng với đường dây được yêu cầu phải cân bằng hoặc không cân bằng. Bộ suy giảm sử dụng với đường dây đồng trục là dạng không cân bằng. Bộ suy giảm được sử dụng với cặp xoắn có dạng cân bằng.
Mạch suy hao là cả tuyến tính và tương hỗ dựa trên ứng dụng, bộ suy hao có thể là một chiều hoặc hai chiều. Khi mạch suy hao được làm đối xứng, sẽ không có sự khác biệt giữa cổng vào và cổng ra. Trong trường hợp đó theo nguyên tắc chung, cổng bên trái được coi là đầu vào và cổng bên phải được coi là đầu ra.
Bộ suy giảm cũng được tìm thấy như các mạch tích hợp trong bộ tạo tín hiệu cũng như các mạch độc lập. Các bộ suy hao độc lập được đặt nối tiếp giữa nguồn tín hiệu và mạch tải trên đường dẫn tín hiệu. Trong trường hợp như vậy ngoài việc cung cấp sự suy giảm, nó phải phù hợp với trở kháng nguồn và trở kháng tải. Bộ suy giảm được tìm thấy trong các đường truyền và đường truyền vô tuyến để giảm công suất của tín hiệu.
Các loại bộ suy giảm
Bộ suy hao có sẵn dưới dạng cả bộ suy giảm cố định và bộ suy giảm có thể điều chỉnh. Mạng bộ suy hao cố định được gọi là ‘miếng đệm suy hao”. Chúng có sẵn cho các giá trị cụ thể từ 0dB đến 100dB. Bộ suy giảm thường được tìm thấy trong các ứng dụng tần số vô tuyến và quang học. Bộ suy giảm tần số vô tuyến được sử dụng trong các mạch điện tử trong khi bộ suy giảm quang học được ứng dụng trong sợi quang.
Một số cách bố trí phổ biến của bộ suy hao là cấu hình T, cấu hình pI và cấu hình L. Các cấu hình này thuộc loại không cân bằng. Loại cấu hình cân bằng T và cấu hình pI được ký hiệu là cấu hình ‘H’, cấu hình O. Loại cân bằng là mạch đối xứng trong khi loại không cân bằng là mạch không đối xứng.
T cấu hình Attenuator
Thiết kế dựa trên RF của bộ suy hao có sáu loại. Chúng là loại cố định, loại bước, loại biến liên tục, loại có thể lập trình, loại DC Bias và loại DC Blocking.
Loại cố định
Trong các bộ suy hao loại cố định, mạng điện trở bị khóa ở một giá trị suy giảm xác định trước. Chúng được đặt trong đường dẫn tín hiệu để làm giảm sức mạnh của tín hiệu truyền đi. Chúng có thể là một chiều hoặc hai chiều dựa trên yêu cầu ứng dụng của chúng. Chúng có thể có sẵn dưới dạng loại gắn bề mặt, ống dẫn sóng hoặc đồng trục. Trong thiết kế dựa trên chip, các loại vật liệu khác nhau lắng đọng trên chất nền dẫn nhiệt sẽ phát triển điện trở. Giá trị điện trở này phụ thuộc vào kích thước của chip và vật liệu được sử dụng để sản xuất chip.
Bộ suy giảm với cấu hình Pi
Loại bước
Các bộ suy hao này tương tự như các bộ suy hao cố định. Nhưng trong loại này, một nút nhấn được cung cấp để điều chỉnh các giá trị suy giảm. Các giá trị này chỉ cung cấp các giá trị suy giảm từ các bước đã được hiệu chuẩn trước. Tùy thuộc vào ứng dụng, bộ suy hao có thể được sử dụng ở các định dạng chip, ống dẫn sóng hoặc Đồng trục.
Loại biến đổi liên tục
Trong loại biến liên tục, giá trị suy giảm có thể được thay đổi theo cách thủ công thành bất kỳ giá trị suy giảm nào từ phạm vi xác định đã cho. Trong loại này, các điện trở có trong mạng suy hao được khôi phục bằng các phần tử trạng thái rắn, ví dụ, MOSFET hoặc diode PIN. So với mạng điện trở thụ động, bằng cách thay đổi điện áp trong các thiết bị FET, sự suy giảm có thể thay đổi với độ phân giải lớn hơn. Tại đây, có thể thay đổi độ suy giảm bằng cách sử dụng thủ công hoặc với sự trợ giúp của tín hiệu điện tử.
Loại có thể lập trình
Loại này còn được gọi phổ biến là 'Bộ suy giảm bước kỹ thuật số'. Thành phần này được điều khiển bởi một tín hiệu điều khiển bên ngoài do máy tính điều khiển. Chúng được điều khiển bởi các mạch logic TTL với phạm vi kích thước bước như 2,4,6, ……, 32. Nếu điện áp đặt trên bộ suy hao này được tìm thấy là nhỏ hơn 1V, thì mức logic 0 sẽ đạt được. Đối với điện áp từ 3V trở lên, mức logic 1 được đưa ra. Các mức logic trên được sử dụng để điều khiển các công tắc ném đơn và đôi nối một số bộ suy hao trên đường dẫn tín hiệu. Loại này cũng có sẵn trong các thiết kế USB với phần mềm được cài đặt.
Loại thiên vị DC
Loại bộ suy hao này có điện dung ở cả cổng đầu vào và cổng đầu ra của thiết bị chặn điện áp DC. Do đó, ngoài việc làm suy giảm tín hiệu RF, loại này chuyển tín hiệu DC.
Loại khối DC
Loại này tương tự như loại DC Bias. Sự khác biệt duy nhất giữa hai điều này là cách tín hiệu DC bị chặn hoàn toàn mà không có bất kỳ đường dẫn thay thế nào chạy về phía cổng đầu ra.
Bộ suy giảm quang học
Chúng tương tự như bộ suy hao RF nhưng thay vì tín hiệu điện, chúng làm suy giảm sóng ánh sáng. Bộ suy hao này hấp thụ hoặc tiêu tán ánh sáng theo các giá trị suy giảm mà không làm thay đổi dạng sóng. Tương tự như bộ suy hao RF, bộ suy hao quang cũng được thiết kế dưới dạng cố định, biến đổi, có thể lập trình, v.v .... Chúng được thiết kế dựa trên yêu cầu ứng dụng. Bộ suy hao quang cố định sử dụng sợi pha tạp để phân tán ánh sáng được cung cấp làm đầu vào. Bộ suy hao quang có thể lập trình và biến đổi có liên quan chặt chẽ với biến tần RF và bộ suy hao lập trình được RF.
Suy giảm trong mạng
Suy hao là sự giảm cường độ tín hiệu. Điều này có thể được tìm thấy với cả tín hiệu tương tự và kỹ thuật số. Suy hao được đo bằng decibel. Trong cáp quang, độ suy giảm được đo bằng số decibel trên mỗi foot. Cáp có độ suy hao ít hơn trên một đơn vị khoảng cách được coi là hiệu quả hơn.
Sự suy giảm được nhìn thấy trong hệ thống liên lạc khi tín hiệu được truyền qua một khoảng cách xa. Trong bối cảnh mạng máy tính, suy hao là sự mất mát trong giao tiếp hoặc cường độ tín hiệu dữ liệu khi truyền qua một khoảng cách xa. Khi tốc độ suy hao giảm, dữ liệu được truyền sẽ trở nên méo mó hơn. Nguyên nhân chính của sự suy giảm trong mạng máy tính là-
- Phạm vi - Cả trong giao tiếp có dây và không dây khi một tín hiệu được truyền qua một khoảng cách xa, cường độ của tín hiệu sẽ giảm dần.
- Giao thoa- Sự can thiệp dưới bất kỳ hình thức nào như vật cản vật lý làm giảm cường độ của tín hiệu truyền.
Các giá trị điển hình cho sự suy giảm đường truyền trên mạng DSL nằm trong khoảng từ 5dB đến 50dB. Ở đây độ suy giảm được đo bằng mức mất tín hiệu giữa điểm truy cập của nhà cung cấp và nhà. Giảm giá trị suy hao tốt hơn chất lượng tín hiệu. Đối với mạng Wi-Fi, quy mô tỷ lệ động được quan sát. Điều này sẽ tự động điều chỉnh mức dữ liệu tối đa của kết nối lên hoặc xuống tùy thuộc vào chất lượng truyền của đường truyền.
Các ứng dụng của bộ suy giảm
Một số ứng dụng đáng chú ý của Attenuators như sau:
- Bộ suy giảm được sử dụng như thiết bị điều khiển âm lượng trong các trạm phát sóng.
- Đối với mục đích thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, để thu được tín hiệu điện áp nhỏ hơn, bộ suy hao được sử dụng.
- Bộ suy hao cố định được sử dụng để cải thiện sự phù hợp trở kháng trong mạch.
- Chúng được sử dụng để bảo vệ mạch khỏi những hư hỏng do giá trị điện áp cao gây ra.
- Bộ suy hao RF được sử dụng để bảo vệ tiêu tán công suất trong việc đo tín hiệu RF.
- Bộ suy hao quang được ứng dụng trong truyền thông cáp quang để khớp đúng mức máy phát và máy thu.
Câu hỏi thường gặp
1). Bộ suy hao RF làm gì?
Để chống lại các hệ thống khỏi thiệt hại do tín hiệu công suất cao quá cao mà mạch xử lý, bộ suy hao RF giúp giảm mức biên độ của tín hiệu đầu vào.
2). Bộ suy giảm thụ động là gì?
Bộ suy hao thụ động là một mạch suy hao hoàn toàn được tạo thành từ các điện trở. Mạch này không yêu cầu bất kỳ nguồn điện nào để hoạt động.
3). Làm thế nào để đo độ suy giảm?
Suy hao được đo bằng đơn vị decibel trên một đơn vị chiều dài của môi trường.
4). Nguyên nhân gây ra hiện tượng suy hao trong sợi quang là gì?
Trong sợi quang, hai nguyên nhân chính gây ra suy hao là hấp thụ và tán xạ.
5). Công dụng của Attenuator cho tín hiệu TV là gì?
Bộ suy giảm dùng cho tín hiệu TV để điều chỉnh công suất tín hiệu và giảm nhiễu.
Bộ suy giảm giúp giảm mức tín hiệu. Ở đây công suất tiêu tán của thiết bị phụ thuộc vào diện tích bề mặt và khối lượng của vật liệu điện trở được sử dụng trong mạng của nó. Một số đặc điểm quan trọng của bộ suy hao RF là độ chính xác, SWR thấp, đáp ứng tần số phẳng và khả năng lặp lại.
