Schemat tłumika 20 dB – rezystorowy T i Π dla 50 Ω i 75 Ω, wartości elementów, montaż RF

Pytanie

schemat tłumika 20 db

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najprostszy tłumik stały 20 dB w systemie 50 Ω zbudujesz jako rezystorowy T lub Π (pi).
• Dla 50 Ω:
  • T: Rser (R1=R3) ≈ 40.91 Ω, Rsh (R2) ≈ 10.10 Ω.
  • Π: Rser ≈ 247.5 Ω, Rsh (obie) ≈ 61.11 Ω.
• Dla 75 Ω:
  • T: Rser ≈ 61.36 Ω, Rsh ≈ 15.15 Ω.
  • Π: Rser ≈ 371.25 Ω, Rsh ≈ 91.67 Ω.

Szczegółowa analiza problemu

• Założenia:

  • Tłumienie A = 20 dB → współczynnik napięciowy k = 10^(A/20) = 10.
  • Układ dopasowany: ZS = ZL = Z0 (typowo 50 Ω lub 75 Ω).

• Wzory ogólne (dopasowany tłumik stały):

  • T (symetryczny):
    • Rser = Z0 · (k − 1)/(k + 1)
    • Rsh = Z0 · (2k)/(k² − 1)
  • Π (symetryczny):
    • Rser = Z0 · (k² − 1)/(2k)
    • Rsh = Z0 · (k + 1)/(k − 1)

• Podstawienie dla Z0 = 50 Ω, k = 10:

  • T: Rser = 50·9/11 ≈ 40.91 Ω; Rsh = 50·20/99 ≈ 10.10 Ω.
  • Π: Rser = 50·99/20 = 247.5 Ω; Rsh = 50·11/9 ≈ 61.11 Ω.

• Podstawienie dla Z0 = 75 Ω:

  • T: Rser = 75·9/11 ≈ 61.36 Ω; Rsh = 75·20/99 ≈ 15.15 Ω.
  • Π: Rser = 75·99/20 = 371.25 Ω; Rsh = 75·11/9 ≈ 91.67 Ω.

• Schematy (ASCII):

  • T:
    Wej ──/ Rser /──●──/ Rser /── Wyj
    │
    Rsh
    │
    GND
  • Π:
    Rsh
    Wej ──┤ ├──/ Rser /──┤ ├── Wyj
    │ │ │ │
    GND GND

• Uwaga do błędnych wariantów spotykanych w sieci:

  • Dla Π przy 20 dB/50 Ω poprawne są: Rser ≈ 247.5 Ω i Rsh ≈ 61.11 Ω (nie ~192 Ω/61.5 Ω).
  • W niektórych tabelach mylone są etykiety „R1/R2”; trzymaj się powyższych wzorów.

• Rozkład mocy (ważne dla doboru mocy rezystorów) przy dopasowaniu i Pin = 1 W (50 Ω):

  • T (40.91/10.10/40.91 Ω): P(Rser1) ≈ 0.82 W, P(Rsh) ≈ 0.164 W, P(Rser2) ≈ 0.008 W, Pwy ≈ 0.01 W.
  • Π (61.11/247.5/61.11 Ω): P(Rsh wej) ≈ 0.82 W, P(Rser) ≈ 0.164 W, P(Rsh wyj) ≈ 0.008 W.
  • Wniosek: pierwszy element „od strony wejścia” rozprasza większość mocy → dobierz dla niego największy zapas.

• Zmiana impedancji (asymetryczne L‑pad):

  • Jeśli potrzebujesz 20 dB i różne impedancje (np. 50 Ω → 75 Ω), zastosuj L‑pad, ale dopasowanie obowiązuje tylko w jednym kierunku.
  • Współczynnik k = 10; dobór rezystorów wynika z równań dopasowania i podziału napięcia. W razie potrzeby wyślę gotowe wartości po podaniu Zsource i Zload.

Aktualne informacje i trendy

• W praktyce RF powszechnie używa się gotowych tłumików stałych 20 dB:
  • złączowe (SMA/BNC/N), DC do kilku–kilkunastu GHz, moce od 0.5 W do 100 W+,
  • SMD (thin‑film, chip attenuators) na płytkę, DC–6/18/26/40+ GHz.
• Zaletą elementów gotowych jest kontrolowana charakterystyka S‑parametrów (S11/S21) i deklarowana moc/temperatura; do strojenia torów i ochrony przyrządów pomiarowych.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Tolerancje:
  • 20 dB oznacza Vwy = Vwe/10 i Pwy = Pin/100; błąd 1% w rezystorach potrafi dodać ~±0.2…0.4 dB i pogorszyć dopasowanie (rośnie VSWR).
  • Preferuj E96 1% lub lepiej. Praktyczne przybliżenia:
    • T 50 Ω: 40.2 Ω lub 41.2 Ω zamiast 40.91 Ω; 10.0 Ω lub 10.2 Ω zamiast 10.10 Ω.
    • Π 50 Ω: 249 Ω zamiast 247.5 Ω; 61.9 Ω zamiast 61.11 Ω.
• Montaż RF:
  • Rezystory bezindukcyjne (metal‑film/thin‑film), krótkie ścieżki, pełna masa pod elementami, via‑fence, minimalizacja pasożytów.
  • Unikaj drutowych (indukcyjność!).
• Termika:
  • Dla 20 dB ~99% mocy wejściowej zamienia się w ciepło. Zapewnij odprowadzanie (miedź, termopady, obudowa metalowa). Przy 5 W na wejściu element „wejściowy” musi bezpiecznie oddać ~4 W.

Aspekty etyczne i prawne

• Bezpieczeństwo pracy: rozgrzane elementy, ryzyko poparzeń; w układach wysokiej mocy zachowaj odstępy i ekranowanie.
• Zgodność: materiały i oznaczenia zgodne z normami (np. RoHS/REACH); w torach nadawczych – zgodność z lokalnymi przepisami dot. emisji.

Praktyczne wskazówki

• Dobór topologii:
  • T zwykle wygodniejszy na PCB (mały Rsh), Π bywa wygodniejszy przy realizacji „coax‑to‑coax”.
• Testowanie:
  • Pomiar S11/S21 wektorowym analizatorem (VNA); sprawdź tłumienie i dopasowanie w docelowym paśmie.
• Projekt z tolerancją:
  • Zasymuluj w SPICE/RF (AC + Monte‑Carlo tolerancji) i dolicz parasytki padów.
• Zapas mocy:
  • Daj ≥2× margin mocy, szczególnie dla „pierwszego” elementu (Rser1 w T, Rsh wejściowy w Π).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Wysokie częstotliwości (GHz): pasożyty mogą zmienić efektywne tłumienie i dopasowanie; rozważ gotowe tłumiki SMD/coax z określonym pasmem.
• Niedopasowane źródło/obciążenie: tłumik nie „naprawi” dowolnego niedopasowania – licz odbicia i SWR całego toru.

Sugestie dalszych badań

• Alternatywne układy: bridged‑T, H‑pad, układy przełączane (step attenuator).
• Materiały: chip attenuators (AlN podłoże dla mocy), rezystory „low‑TC, non‑inductive”.
• Pomiary: charakterystyki temperaturowe i zależność tłumienia od częstotliwości.

Krótkie podsumowanie

• Dla tłumika 20 dB dopasowanego do 50 Ω użyj:
  • T: 40.91 Ω – 10.10 Ω – 40.91 Ω,
  • Π: 61.11 Ω (do masy) – 247.5 Ω (szereg) – 61.11 Ω (do masy).
• Największą moc rozprasza pierwszy element „od strony wejścia”; zapewnij odpowiedni zapas mocy i poprawny montaż RF.

Chcesz wartości pod konkretne Z0 (inne niż 50/75 Ω), zakres częstotliwości i moc (np. 5 W, 25 W)? Przyślij parametry, dobiorę wartości z szeregu E96 i oszacuję temperatury elementów. Jeśli zamiast RF chodziło o akustyczny „tłumik 20 dB”, daj znać – przedstawię właściwe konstrukcje absorpcyjne.