Was ist ein Dämpfungsglied?
Ein Dämpfungsglied ist ein Bauteil, das ein Eingangssignal auf einen gewünschten und geeigneten Pegel abschwächt.
Dämpfungsglieder werden hauptsächlich in elektronischen Schaltungen verwendet, aber im weiteren Sinne beziehen sich Dämpfungsglieder auf alle Geräte, die physikalische Größen reduzieren. Ein optischer fester Abschwächer zum Beispiel, ein Gerät, das den optischen Leistungspegel in einem Glasfaserkommunikationsnetz auf einen geeigneten Bereich einstellt, ist eine Art Dämpfungsglied.
Dieser Beitrag beschränkt sich jedoch auf Dämpfungsglieder als elektronische Bauteile/Geräte. Dämpfungsglieder gibt es mit fester oder variabler Dämpfung, wobei variable Dämpfungsglieder das Eingangssignal auf jeden gewünschten Pegel reduzieren können, während die Impedanzanpassung der Signalleitung erhalten bleibt. Der Grad der Abschwächung durch ein Dämpfungsglied wird gewöhnlich in Dezibel (dB) angegeben.
Anwendungen von Dämpfungsgliedern
Dämpfungsglieder werden vor allem in industriellen Geräten verwendet, z. B. in Messsystemen im Bereich der industriellen Messtechnik, in verschiedenen Kommunikationsgeräten und in Radargeräten. In Verbraucheranwendungen werden einige Beispiele in den Lautstärkeregelungsmechanismen einiger Audioverstärker verwendet.
Eine weitere wichtige Anwendung von Dämpfungsgliedern ist der Einbau in die Eingangsklemmen von Leistungsmessern, die zur Messung von Hochfrequenzleistungen eingesetzt werden. Der Zweck besteht darin, das Eingangssignal des Empfängers auf einen angemessenen Pegel abzuschwächen, bevor es in ein hochempfindliches Leistungsmessgerät eingespeist wird, wenn das Eingangssignal des Empfängers einen relativ hohen Pegel aufweist.
Funktionsweise von Dämpfungsgliedern
Variable Widerstände werden in der Regel zur Einstellung des Signalpegels in elektronischen Schaltungen verwendet, aber eine Änderung des Widerstandswerts verändert auch den Lastwiderstand des Verstärkers. Wenn die Ausgangsimpedanz des Verstärkers hinreichend klein ist, können Änderungen des Lastwiderstands vernachlässigt werden, aber bei Übertragungsleitungen, bei denen eine Impedanzanpassung erforderlich ist, führen Widerstandsänderungen zu einer Störung der Impedanzanpassung und damit zu einem Hindernis für die Signalübertragung.
Dämpfungsglieder hingegen zeichnen sich dadurch aus, dass der kombinierte Widerstand von Dämpfungsglied und Last gleich dem Widerstand der Last allein ist, wenn man sie vom Ausgangsanschluss des Verstärkers aus betrachtet. Mit anderen Worten, die Impedanzanpassung wird in Dämpfungsgliedern beibehalten, so dass selbst in Hochfrequenzschaltungen keine Signalverzerrungen auftreten.
Die grundlegende Schaltungskonfiguration eines Dämpfungsglieds besteht aus drei T- und π-förmig geschalteten Widerständen, wobei die spezifischen Widerstandswerte relativ einfach durch Bestimmung des Wellenwiderstands und des Spannungsabschwächungsfaktors berechnet werden können. Der Stromwert, der durch jeden Widerstand fließt, kann ebenfalls berechnet werden, wodurch es möglich ist, die Leistungsaufnahme des Widerstands zu bestimmen.
Dämpfungsglieder erzeugen immer Wärme, da sie bei der Abschwächung von Signalen Strom verbrauchen. Daher muss darauf geachtet werden, dass das Dämpfungsglied mit der Nennleistung oder darunter betrieben wird. Insbesondere Dämpfungsglieder mit hoher Leistung erzeugen viel Wärme, so dass die Verwendung von Leistungsabschwächern mit eingebautem Kühlkörper in Betracht gezogen werden sollte.
Arten von Dämpfungsgliedern
1. F-Typ Dämpfungsglied
Dies ist ein gängiger Typ von Dämpfungsgliedern, der in Antennensignalübertragungssystemen usw. verwendet wird. F-Typ bezieht sich auf die 75 Ω F-Typ-Kontakte (Steckverbinder), die in Rundfunk- und Kommunikationsgeräten wie Fernsehgeräten verwendet werden.
Andere Steckertypen sind N- und BNC-Stecker, die in Messgeräten verwendet werden, und M-Stecker, die im Amateurfunk eingesetzt werden. In vielen Fällen werden Dämpfungsstufen von 3 dB, 6 dB, 10 dB und 20 dB verwendet.
2. Dämpfungsglied vom Typ F für Schraubklemmen
Diese Schraubklemmen sind Klemmen, die auf der einen Seite eine Schraubklemme und auf der anderen Seite eine F-Steckerschraube haben. Dämpfungsglieder vom Typ F für Schraubklemmen wurden früher häufig verwendet, werden aber heute kaum noch eingesetzt.
Der Grund dafür ist, dass Schraubklemmen nur unzureichend abgeschirmt sind und unerwünschte Signale von außen leicht eindringen können.
3. Dämpfungsglied mit konstanter Impedanz
Der interne Schaltkreis eines Dämpfungsglieds mit konstanter Impedanz ist ein T- oder π-Dämpfungsglied, das aus drei Widerständen besteht, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben. Je nach der Impedanz der Übertragungsleitung handelt es sich entweder um ein 50 Ω- oder 75 Ω-System oder um ein 600 Ω-System.
Die Verwendung eines Dämpfungsglieds mit konstanter Impedanz sorgt für eine genaue Dämpfung und erhält die Impedanzanpassung aufrecht. Signalreflexionen werden verhindert und eine stabile Signalübertragung kann erreicht werden.
4. Konstant-Impedanz-Stufen-Dämpfungsglied
Stufen-Dämpfungsglieder mit konstanter Impedanz ermöglichen eine einfache Einstellung des Signalpegels mittels eines Schalters. Spektrumanalysatoren und Signalgeneratoren verwenden Stufen-Dämpfungsglieder mit fester Impedanz.
5. Dämpfungsglied mit variabler Impedanz
Dämpfungsglieder mit variabler Impendanz werden manchmal auch nur als Dämpfungsglieder bezeichnet. Es handelt sich hauptsächlich um eine Dämpfungsschaltung mit einer einfachen Widerstandsteilung, im Allgemeinen mit einer hohen Impedanz auf der Eingangsseite und einer niedrigen Impedanz auf der Ausgangsseite.
Bei niederfrequenten elektrischen Signalen, wie z. B. Sprachsignalen, sind solche Dämpfungsglieder unproblematisch, da das reflektierte Signal nahezu vernachlässigbar ist. Für hochfrequente Signale wie Fernsehsendungen können impedanzvariable Dämpfungsglieder jedoch nicht verwendet werden, da sie Fehlanpassungen verursachen.