Muutuv summuti: tüübid ja kasutusalad

A muutuv summution passiivne või aktiivne RF/mikrolainekomponent, mis on loodud vähendama signaali amplituudi kontrollitava koguse võrra, säilitades samal ajal vastuvõetava impedantsi sobivuse kogu tööriba laiuses. Erinevalt fikseeritud atenuaatoritest, mis tagavad ühe ettemääratud sisestuskao, võimaldavad muudetavad atenuaatorid sõltuvalt topoloogiast ja rakenduse nõuetest -kas pidevalt või diskreetselt-reguleerida sumbumistasemeid, mis jäävad tavaliselt vahemikku peaaegu-null kuni 30 dB või rohkem. Seade leiab kriitilist rakendust automaatsete võimenduse reguleerimise ahelates, saatja võimsuse reguleerimises, vastuvõtja dünaamilise ulatuse laiendamises ja testseadmetes, kus on oluline signaalitaseme täpne manipuleerimine.

Ma ütlen ausalt: esimene muutuv summuti, mille disainisin, oli katastroof. Mitte sellepärast, et osa oleks halb-andmeleht nägi täiuslik välja. 0.5 dB sammud, vahemik 31,5 dB, DC kuni 4 GHz. Mida andmelehel ei rõhutatud, oli sisestuskadude kõikumine temperatuuride lõikes. Ehitasime traadita tagasiühendussüsteemi jaoks väliseadet. Suvised testid läksid hästi. Jaanuaris Minnesotas oli asi 1,8 dB maksimaalse sumbumise juures. AGC silmus läks kompenseerimiseks hulluks.

Tund maksis meile lauakeerutamise ja kuus nädalat. Nüüd kontrollin kolme asja, enne kui vaatan sumbumisvahemikku:

Sisestuskadu minimaalse sumbumise olekus. See on teie baastrahv-, mida maksate kogu aeg.

Sisestuskadu delta kogu temperatuurivahemikus. Tavaliselt maetakse andmelehe 14. leheküljele.

VSWR klkõiksumbumise olekuid, mitte ainult seda, mille nad esilehele-valisid.

Kõik muu on teisejärguline.

Enamik RF-insenere jõuab kõigepealt PIN-dioodi summutite poole ja seda mõjuval põhjusel. Füüsika on elegantne: sisestage sisepiirkonda vool, juhtivus suureneb, raadiosagedustakistus langeb. Pöörake eelpinge ümber ja saate kõrge takistuse. Ühendage mõned neist õige sobitamisega pii- või teevõrku ja teil on pidevalt muutuv sumbumine, mida juhib alalispinge või -vool.

Sagedusvahemik on tõeliselt muljetavaldav. DC kuni 40 GHz on hea disainiga saavutatav. Mõned spetsiaalsed osad suruvad üle 50 GHz. Skyworks SKY12347-362LF, mida olen kasutanud ilmselt kümnes kujunduses, katab alalisvoolu kuni 6 GHz ja ulatusega umbes 32 dB. Tahke osa. Mitte põnev, aga kindel.

Siin on see, mida nad teile rakenduse märkustes ei ütle: PIN-dioodidel on madalatel sagedustel mäluefekt. Alla umbes 10 MHz ei tühjene sisemises piirkonnas salvestatud laeng RF-tsüklite vahel piisavalt kiiresti ja teie sumbumine muutub signaali-tasemest sõltuvaks. Olen näinud kolmandat-järku moonutust hüppamas 15 dB konstruktsioonis, mis pidi hakkama saama sagedustel 1 MHz kuni 2 GHz. Parandus oli kõrgpääsfiltri lisamine-sisendisse,{10}}millega süsteemiarhitekt ei olnud rahul.

Temperatuuri koefitsient on teine gotcha. Voolu-juhitavad PIN-summutajad triivivad, kuna dioodi takistuse-vs-voolukõver nihkub koos temperatuuriga. Pinge{5}}juhitavad versioonid on veidi paremad, kuid mitte immuunsed. Eelarve 0,02-0,05 dB/kraad planeerimise eesmärgil. Täppismõõtmise rakenduses pole see tähtsusetu.

Variable Attenuator

Täiesti erinev loom. DSA-d vahetavad fikseeritud summuti segmentide vahel FET- või MEMS-lülitite abil. Saadad paralleel- või jadadigitaalsõna ja see osa valib, milline takistuspatjade kombinatsioon on signaaliteel.

Hea: korratavus on erakordne. Olek 01101 annab teile sama summutuse täna, homme ja järgmisel aastal. Monotoonsuse tagab disain-iga bitt lisab oma määratud juurdekasvu. Lülituskiirus ulatub nanosekunditest (GaAs FET) kuni mikrosekunditeni (MEMS), mis on piisavalt kiire TDMA sarivõtte võimsuse juhtimiseks.

Halb: olete ummikus diskreetsete sammudega. 6-bitine DSA annab teile 0,5 dB eraldusvõime, mis kõlab hästi seni, kuni vajate 7,3 dB ja peate valima 7,0 ja 7,5 vahel. AGC ahelas loob see kvantimine piirtsüklid. Silmus jahib kahe oleku vahel igavesti, mitte kunagi settides. "Lahendasin" selle, lisades DSA toornafta järel väikese -vahemiku analoog-VVA, kuid see töötab.

Inetu: tõrked biti ülemineku ajal. Kui DSA lülitub 01111-lt (15,5 dB) 10 000-le (16 dB), tekib hetk-võib-olla 5 ns, võib-olla 50 ns-, kus sisemised lülitid on olekute vahel ja sumbumine läheb kuhugi määramata. Tavaliselt madalam kui kumbki lõpp-punkt, mis tähendab, et teie allavoolu võimendit tabab võimsuse hüpe. PE43711 ettevõttelt pSemi saab sellega „tõrgete -vähem” arhitektuuriga paremini hakkama kui enamik, kuid see pole maagia. Ikka on mööduvat energiat.

6-bitine summuti 0,5 dB LSB-ga annab vahemikku 31,5 dB. Päris standardne.

Miks siis 7-bitised osad eksisteerivad? Kaks põhjust. Esiteks, peenem eraldusvõime: 0,25 dB sammud võimaldavad teil süsteemi võimendust täpsemalt kärpida. Teiseks-ja see pole nii ilmne,-liigset bitti saab kasutada koondamiseks. Mõned tootjad lubavad teil valida, kas kasutada kõiki 7 bitti 0,25 dB sammude jaoks või 6 bitti 0,5 dB sammude jaoks, 7. bitiga kui "peent trimmi", mis nihutab kogu kõverat. Mugav, et kompenseerida{14}}tootmise osadevahelisi erinevusi.

Peregrine (nüüd pSemi) oli UltraCMOS-i protsessi pioneer, mis muutis suure jõudlusega räni DSA-d elujõuliseks. Enne seda, kui tahtsite tõsist ribalaiust, ostsite GaA-sid, mis tähendas $ $ $ ja 5 V toiteallikaid. PE4312 ja selle järeltulijad tõid 50-oomised DSA-d 3,3 V CMOS-i maale. Muutis paljude disainilahenduste ökonoomikat.

Mikroelektromehaanilised süsteemid lubasid muuta raadiosagedusliku sumbumise. Pisikesed füüsilised lülitid, mis suletuna sisuliselt ideaalsed, avatuna sisuliselt avanevad. Pole pooljuhtide parasiite. Ohmiline kontakt.

Teooria peab vastu. MEMS-atenuaatorid saavutavad sisestuskadu ja lineaarsuse, mida räni ei saa puudutada. Analog Devices ADRF5720 töötab sagedusel 40 GHz umbes 1,5 dB sisestuskaoga. Proovige seda FET-lülitiga.

Kuid-ja see on suur, kuid-usaldusväärsus on endiselt vaieldav. MEMS-lülitid liiguvad füüsiliselt. Liikuvad osad kuluvad. Tootjad nõuavad miljardeid tsükleid ja healoomulistes laboritingimustes saavad nad need tõenäoliselt kätte. Kas rakenduses, kus on termiline tsükkel, niiskus, vibratsioon? Olen skeptiline. Olen näinud tootmisprojektis, mille kallal olen töötanud, täpselt ühte MEMS-summutit ja see oli katseinstrumendis, kus lülitussagedus oli võib-olla paar korda sekundis. Mobiilside tugijaama kohta, mis reguleerib tuhandeid võimsust sekundis... küsige minult viie aasta pärast uuesti.

Samuti on probleem pakendiga. MEMS-seadmed vajavad hermeetilist tihendamist või niiske õhk satub sisse ja asjad korrodeeruvad või kleepuvad. Hermeetilised pakendid maksavad raha. Kogu väärtuspakkumine hakkab kõikuma, kui teie "15-dollarine MEMS-vorm" on "8-dollarilises hermeetilises pakendis" koos "12-dollarilise montaažimaksumusega".

Variable Attenuator

Minge ükskõik millisesse RF-testilaborisse ja te leiate kalibreerimisvalikust pöörlevate labadega summutid. Need lainejuhtloomad,{1}}pöörlevad füüsiliselt takistuslikku kaarti, et muuta selle pealtkuulatava signaali suurust,{2}}pakkuvad täpsust, mida elektroonilised atenuaatorid suudavad leida.

Weinschel 953 seeria. Hewlett-Packard 355C/D (jah, HP, mitte Agilent või Keysight-need asjad on nii vanad ja töötavad endiselt). Flann Microwave täppislainejuhid. Need on rasked, aeglased, kallid ja täiesti usaldusväärsed. Kui vajate 40 dB etalonsignaali, mille täpsus on ±0,1 dB sagedustel 18 kuni 26,5 GHz, ei otsi te käsi pooljuhi järele.

Pingil kasutamise puhul on klõps-{0}}stop-ketastega käsitsi astmesummuti veidralt asjakohane. Vana Kay 1/839 saab eBayst osta 50 dollari eest ja see tagab 1 dB astme kuni 79 dB parema sobitamisega kui enamik integreeritud DSA-sid. Ühendused lisavad kaotust, mida peate kalibreerima, kuid kiireteks katseteks on need ideaalsed.

Ma hoian oma lauasahtlis JFW 50R-142. Fikseeritud 50-oomine koaksiaal, nimiväärtus DC-2 GHz, sammuga 0–110 dB 1 dB sammuga. Lülitid on tegelikud täppistakistivõrgud, mitte pooljuhid. See on ehitatud nagu tank ja kestab mind kauem.

Teistsugune maailm. Kiudsüsteemides juhitakse sumbumist optilise kihi juures ja mehhanismid on põnevad.

MEMS{0}}põhised VOA-dkasutage kallutatavat peeglit. Valgus tuleb sisendkiust, tabab peeglit, peegeldub väljundkiu suunas. Kallutage peeglit veidi ja osa valgust jääb väljundsüdamikust mööda. Kallutage seda rohkem, rohkem valgust kaob. Analoogjuhtimine, mõistlik kiirus, suurepärane korratavus. DiCon MEMS VOA oli sisuliselt tööstuse standard kümme aastat.

Vedelkristalli VOA-dpolarisatsiooni ära kasutada. Vedelkristall pöörab läbiva valguse polarisatsiooni olekut; polarisaator nõrgendab seejärel pöördenurga alusel. Ei mingeid liikuvaid osi. Aeglasem kui MEMS, kuid mehaaniliselt kuulikindel.

Seal on kamuutuva kiuga Braggi restläheneb jaelektrooniliselt{0}}juhitud neelduminespetsiaalsetes kiududes, kuid need on niši. Enamik telekommunikatsiooni VOA-sid, millega kohtate, on MEMS või LC.

Sisestuskadu on siin väga oluline, kuna olete sageli võimendatud vahemike ahelas. Iga 0,5 dB, mille VOA-s raiskate, on 0,5 dB OSNR-i, mida te kunagi tagasi ei saa. Head MEMS VOA-d saavutavad IL-i alla 0,8 dB; odavad tabavad 1,5 dB või halvemini.

Mõned asjad, mida soovin, et keegi oleks mulle varem öelnud:

Atenuaatorite sobitamine süsteemi impedantsiga ei ole valikuline.

Jah, teie DSA väärtus on 50 oomi. Kuid kui teie tahvli ülekandeliinid on tegelikult 52 oomi, kuna teie virnastik tuli sihtmärgist välja-, näete S21 sagedusel lainetust, mis viib teid iseloomustamise ajal hulluks. See ei ole summuti süü.

Võimsuse käsitsemise spetsifikatsioonid eeldavad täiuslikku jahutusvõimet.

"1 W max sisend" mõõdeti alumiiniumploki külge poltidega kinnitatud hindamisplaadiga. Kas teie tegelik PCB, millel on 1 unts vase ja ilma termiliste läbipääsudeta? Tõenäoliselt on teil ohutu 0,4 W. Võib-olla.

Juhtimisliides on olulisem, kui arvate.

Rööpliidese-DSA jaoks on vaja 6-7 GPIO-d. Kui teie mikrokontroller on GPIO{5}}piiratud, lisate nüüd nihkeregistri või I²C laiendaja. Jadaliidese DSA-d väldivad seda, kuid lisavad latentsust. Kiires AGC-ahelas võib see latentsusaeg olla oluline. Kontrollige ajastusskeeme.

Tarnija taotluse märkmed on kirjutanud inimesed, kes soovivad teile osi müüa.

Need näitavad kuldset tahvlit, täiuslikku paigutust ja ideaalseid tingimusi. Teie läbisõit on erinev. Lugege kontseptsioonide kohta rakenduse märkust ja kontrollige seejärel oma mõõtmiste abil.

Need ei ole soovitused-Mul ei ole rahalisi suhteid ühegi tootjaga-lihtsalt tähelepanek tarnitud ehitustest.

SestDSA-d alla 6 GHz: pSemi PE43711 (31,5 dB, 0,25 dB sammuga, tõrkekindel) või odavam PE4312 (31,5 dB, 0,5 dB sammuga). Mõlemad töötavad. Mõlemal on omad veidrused. Mõlemal on piisavalt turu ajalugu, et viga on teada.

Sestpidev sumbumine (VVA): Mini{0}}lülitab ZX76 seeriat, kui eelarve seda võimaldab. Skyworks SKY12347, kui seda pole. Kumbki pole täiuslik temperatuuridel. Planeerige vastavalt.

Sesthigh frequency (>20 GHz): Ausalt öeldes helistan tootjale ja räägin. Analog Devices ja Qorvo mõlemad sisaldavad osi, valik on hõre ja "õige" valik sõltub suuresti teie konkreetsetest nõudmistest. See ei ole olmeelektroonika-millimeeterlainel, kõik on kohandatud.

Sestoptiline telekommunikatsioon: DiCon ja Agiltron on olnud usaldusväärsed. JDS Uniphase (nüüd Viavi) teeb head kraami, kuid tootesarjad on erinevate omandamiste tõttu killustunud. Enne kohustuse võtmist kontrollige, kes seda osa praegu tegelikult hooldab.

ESD tapab pooljuhtide atenuaatorid. See pole uudis. Millest vähem räägitakse: ebaõnnestumine võib olla peen. Olen näinud osi, mis pärast ESD sündmust endiselt "töötavad", kuid mille lineaarsus on halvenenud või sumbumise kalibreerimine on nihkunud. Kui teie süsteemi EMC testimine kuus kuud pärast tootmist ootamatult ebaõnnestub ja te pole midagi muutnud, kontrollige summutit. Eriti kui teie montaažimaja muutis käitlemisprotseduure.

PIN-dioodid ebaõnnestuvad-summutustriivides, moonutused suurenevad,-kuid nad surevad harva ootamatult. DSA-de FET-lülitid ebaõnnestuvad tõsiselt. Üks lüliti lühistub, teie sumbumine on 4 dB võrra vale ja kui te seda ei jälgi, käitub süsteem lihtsalt müstiliselt valesti.

MEMS-i tõrked kipuvad olema "kinnijäänud" tõrked. Lüliti lõpetab ümberlülitamise. Olenevalt sellest, millisesse asendisse see kinni jääb, saate kas surnud kanali või jäädavalt-teele. MEMS-summutitega katseseadmeid tuleks regulaarselt kasutada; kuude jooksul ühes asendis istuvad lülitid võivad tekitada "kinni".

Ma ei ole sellega tõsiselt koostööd teinudferriidi-põhinemuutlikud atenuaatorid. Teooria on lahe-magnetiliselt-häälestatud neeldumine-, kuid need osad, mida ma olen näinud, on suured, -energianäljas (elektromagnet vajab voolu) ja piirdub lainejuhi rakendustega. Võib olla rakendusi, kus need on ideaalsed. Ma pole isiklikult ühega kokku puutunud.

Grafeen{0}}põhineAtenuaatorid on akadeemilises kirjanduses olemas. Väidetavalt tuleneb häälestatavus Fermi taseme ja seega ka juhtivuse muutmisest. Usun, et see on tootmis-valmis, kui Digi-Key seda laostab.

Tööd on kafaasi-materjale muutaRF ümberlülitamiseks ja summutamiseks. Idee seisneb selles, et teatud materjale saab termoimpulsside abil lülitada amorfse ja kristallilise oleku vahel, kusjuures igas olekus on dramaatiliselt erinevad RF omadused. Varajased päevad.

Selline on maastik, nagu ma seda näen: PIN-dioodid analoogjuhtimiseks, DSA-d digitaalse täpsuse jaoks, MEMS-id, kui vajate absoluutselt parimaid tehnilisi andmeid, mehaaniline kalibreerimine ja metroloogia, optiline fiiberoptiliste süsteemide jaoks. Igaühel on kompromissid. Ükski pole universaalne. Parimad insenerid, keda tean, valivad tehnoloogia selle põhjal, mille ebaõnnestumist nad taluvad, mitte ainult selle põhjal, mis esimesel päeval kõige paremini töötab.

Kui võtate sellest ühe asja: katsetage üle temperatuuri. Testige sumbumisvahemiku nurkades. Testige sagedustel, millest te tegelikult hoolite, mitte ainult seal, kus andmeleht näeb kõige ilusam välja. Osa, mis töötab ideaalselt 25 kraadi ja 1 GHz juures, võib teid reeta -20 kraadi ja 5,8 GHz juures.

Küsi, kust ma tean.