Статья · Пассивное оборудование DAS

Коаксиальный аттенюатор: как выбрать номинал и мощность

Аттенюатор ослабляет сигнал на заданную величину и пропускает его дальше, сохраняя согласование тракта. Разбираем, зачем вообще гасить сигнал, как посчитать номинал по разнице уровней, почему мощность считают по рассеиваемой, а не проходящей, чем высокочастотный аттенюатор отличается от звукового на 4 Ом и когда обязательны низкоинтермодуляционные исполнения.

КАДАММ АТ-3000Аттенюаторы коаксиальные серии КАДАММ АТ-3000 — 3–40 дБ, 2

КАДАММ АТ-4000Аттенюаторы коаксиальные серии КАДАММ АТ-4000 — 3–40 дБ, 2

КАДАММ АТП-25-УАттенюаторы коаксиальные Low-PIM узкой серии КАДАММ АТП-25-У — 6

Если коротко

Аттенюатор ослабляет и пропускает дальше, нагрузка поглощает всё и никуда не отдаёт.

Номинал — это разница уровней: сколько есть минус сколько допустимо на входе потребителя, округлённое вверх по ряду 3–40 дБ.

Мощность считают по рассеиваемой: при ослаблении от 10 дБ в тепло уходит почти вся входная мощность.

Две и более несущих — только серии АТП с интермодуляцией до −160 дБн.

Что такое коаксиальный аттенюатор

Аттенюатор ослабляет сигнал на заданную величину и пропускает его дальше по тракту. Внутри резистивная схема, рассчитанная так, чтобы с обеих сторон сохранялось волновое сопротивление 50 Ом: линия не видит вставки, меняется только уровень.

Слово «коаксиальный» здесь означает конструкцию: цилиндрический корпус с высокочастотными соединителями на торцах, который вкручивается прямо в разрыв тракта. Ослабление задаётся при изготовлении и не регулируется.

Часть мощности рассеивается в тепло внутри корпуса, остальная проходит дальше. Корпус подбирают по рассеиваемой мощности, а не по проходящей.

Величину ослабления называют номиналом и указывают в децибелах. Номинал 3 дБ означает уменьшение мощности вдвое, 10 дБ — в десять раз, 20 дБ — в сто, 30 дБ — в тысячу раз. Это удобная шкала: ослабления складываются, а не перемножаются.

Зачем ослаблять сигнал

На первый взгляд странно: сигнал ловят, усиливают, а потом специально гасят. На практике задач у аттенюатора четыре.

Задача	Что происходит без аттенюатора	Типовой номинал
Защита входа оборудования	Слишком сильный сигнал перегружает приёмник, растут искажения и продукты нелинейности	10–20 дБ
Выравнивание уровней в ветвях	Ближняя антенна светит сильно, дальняя слабо, покрытие неровное	3–10 дБ
Измерения и пусконаладка	Прибор не рассчитан на полную мощность передатчика	20–40 дБ
Улучшение согласования	Отражение от плохо согласованного узла возвращается в источник	3–6 дБ

Последний пункт объясняют редко, а он полезный. Аттенюатор ослабляет волну дважды: по пути туда и по пути обратно. Вставка на 6 дБ улучшает видимое согласование примерно на 12 дБ, поэтому её иногда ставят перед проблемным узлом просто ради КСВН. Плата — потерянный уровень, поэтому в приёмном тракте так не делают.

Не перепутайте: три разных аттенюатора

Слово используют в разных областях, и оборудование там несовместимо.

Тип	Сопротивление	Где применяется	Наш случай?
Коаксиальный фиксированный, высокочастотный	50 Ом	Тракты сотовой связи, распределённые сети, измерения	Да
Управляемый или программируемый	50 Ом	Лабораторные стенды, где ослабление меняют по программе	Нет, это приборы
Звуковой, схема L-pad	4 или 8 Ом	Регулировка громкости акустических систем	Нет, другая техника

Отсюда ответ на частый вопрос про аттенюатор на 4 Ом: это звуковая техника, в тракте сотовой связи она бесполезна. У нас сопротивление всегда 50 Ом. Управляемые аттенюаторы с электронной регулировкой — отдельный класс измерительных приборов; в антенно-фидерном тракте применяют фиксированные, потому что они пассивны, не требуют питания и не вносят собственных шумов.

Аттенюатор и нагрузка — не одно и то же. Согласованная нагрузка поглощает всю мощность и никуда её не отдаёт, ею закрывают свободный порт. Аттенюатор поглощает часть и пропускает остальное дальше. Подробно про нагрузки — в отдельной статье.

Как выбрать номинал

Номинал считают по разнице между тем, что есть, и тем, что нужно получить.

Измерьте или посчитайте уровень в точке установки.
Возьмите допустимый уровень на входе потребителя из его паспорта.
Разница в децибелах и есть требуемое ослабление.
Округлите вверх до ближайшего номинала ряда: 3, 6, 10, 15, 20, 30 или 40 дБ.
Проверьте, что после ослабления остаётся запас над чувствительностью приёмника.

Пример. На входе оборудования допустимо не более плюс 10 дБм, а в тракте приходит плюс 26 дБм. Разница 16 дБ, берём ближайший больший номинал 20 дБ. Останется плюс 6 дБм — с запасом, но в пределах нормы.

Если нужного номинала нет, аттенюаторы соединяют последовательно: 10 и 6 дБ дают 16 дБ. При этом каждый вносит свою погрешность, поэтому больше двух в цепочку обычно не ставят.

Как выбрать мощность: считают рассеиваемую, а не проходящую

Это место, где ошибаются чаще всего. Аттенюатор рассеивает в тепло почти всю мощность, которая в него пришла: при ослаблении 10 дБ до потребителя доходит десятая часть, а девяносто процентов греют корпус.

Номинал	Доля мощности, уходящая в тепло	При входе 40 Вт рассеивается
3 дБ	50 %	20 Вт
6 дБ	75 %	30 Вт
10 дБ	90 %	36 Вт
20 дБ	99 %	около 40 Вт
30 дБ и больше	практически всё	около 40 Вт

Правило простое: при ослаблении от 10 дБ считайте, что рассеивается вся входная мощность, и выбирайте корпус по ней с запасом не меньше тридцати процентов. Ряд мощностей серии — 2, 5, 10, 25, 50, 100 и 200 Вт; с ростом мощности растёт корпус, у старших исполнений появляется радиатор.

Запрос «аттенюатор 50 Ом 50 Вт» означает рассеиваемую мощность. Это не мощность, которую узел пропускает дальше, а та, которую он способен превратить в тепло без перегрева. Для передатчика 40 Вт с ослаблением 20 дБ нужен корпус именно на 50 Вт, хотя дальше уйдёт меньше ватта.

Полоса, интермодуляция и соединители

Три оставшихся параметра выбираются по тракту, а не по задаче ослабления.

Полоса частот. Серии КАДАММ АТ-3000 и КАДАММ АТ-4000 работают от постоянного тока до 3000 и 4000 МГц, то есть закрывают любой сотовый тракт. Низкочастотные исполнения годятся и для служебных цепей.
Интермодуляция. Обычные исполнения нормированы на уровне −105 дБн, низкоинтермодуляционные серии АТП — на −160 дБн. В передающем тракте с несколькими несущими берут только вторые.
Соединители. N, 4.3-10 или 7-16, исполнение вилка-розетка, чтобы аттенюатор вкручивался в разрыв без переходников. Каждый лишний переход — это потери и точка отказа.

Почему интермодуляция важна именно в пассивных узлах, разобрано в статье что такое PIM, а различия соединителей — в материале про типы ВЧ-соединителей.

Аттенюаторы КАДАММ

В разделе аттенюаторов КАДАММ четыре серии. Все изделия КАДАММ (KADAMM) выполнены на 50 Ом, монтируются в разрыв тракта, рабочая температура от минус 40 до плюс 65 градусов.

КАДАММ АТ-3000

DC–3000 МГц, номиналы 3–40 дБ, мощности 2–200 Вт

Открыть карточку

КАДАММ АТ-4000

DC–4000 МГц, номиналы 3–40 дБ, мощности 2–200 Вт

Открыть карточку

КАДАММ АТП-698/4200

698–4200 МГц, интермодуляция до −160 дБн, 25–200 Вт

Открыть карточку

КАДАММ АТП-25-У

698–3800 МГц, 25 Вт, номиналы 3–30 дБ, Low-PIM

Открыть карточку

Серия	Полоса	Номиналы	Мощности	Интермодуляция
АТ-3000	DC–3000 МГц	3, 6, 10, 15, 20, 30, 40 дБ	2–200 Вт	до −105 дБн
АТ-4000	DC–4000 МГц	3, 6, 10, 15, 20, 30, 40 дБ	2–200 Вт	до −105 дБн
АТП-698/4200	698–4200 МГц	3, 5, 6, 10, 15, 20, 30 дБ	25–200 Вт	до −160 дБн
АТП-25-У	698–3800 МГц	3, 6, 10, 15, 20, 30 дБ	25 Вт	до −160 дБн

Возвратные потери у всех серий не хуже 19–21 дБ: вставка сама по себе почти не отражает и не портит согласование тракта.

Где аттенюатор ставят в тракте

Место установки меняет и требуемый номинал, и требуемую мощность корпуса, поэтому его определяют до выбора изделия.

Точка установки	Что решает	На что смотреть
Перед входом приёмного оборудования	Защита от перегрузки сильным сигналом	Интермодуляция: в приёмном тракте только Low-PIM
В ветви после делителя	Выравнивание уровней между ближней и дальней антеннами	Небольшой номинал 3–10 дБ, мощность по доле ветви
Между передатчиком и измерительным прибором	Снижение мощности до безопасной для прибора	Рассеиваемая мощность по полной мощности передатчика
Перед узлом с плохим согласованием	Улучшение видимого КСВН	Ослабление действует дважды, но уровень теряется безвозвратно

Отдельно стоит сказать про приёмный тракт. Каждый децибел ослабления там напрямую вычитается из чувствительности: поставив аттенюатор на 10 дБ перед малошумящим усилителем, вы ухудшаете приём ровно на эти 10 дБ. Поэтому в приёмной цепи аттенюатор ставят только тогда, когда сигнал действительно избыточен, и всегда после усилителя, а не до него.

Пять ошибок при подборе

Мощность выбрана по проходящей, а не по рассеиваемой. Самая частая ошибка: корпус перегревается и уходит в обрыв или меняет номинал.
Обычное исполнение в многооператорском тракте. Интермодуляция −105 дБн на общей антенне превращает аттенюатор в источник помехи для всех.
Номинал подобран без запаса. Реальный уровень плавает: берите ближайший больший номинал, а не впритык.
Переходники вместо нужного соединителя. Пара переходов добавляет потери и два новых места, где появится влага и вырастет интермодуляция.
Аттенюатор поставлен вместо нагрузки. Свободный порт нужно закрывать нагрузкой; аттенюатор с открытым выходом отражает почти всё обратно.

Типовые просчёты по всей пассивной части собраны в статье об ошибках при подборе оборудования для indoor-покрытия.

Что брать под задачу

Задача	Что брать	Почему
Защита входа приёмника в многооператорском тракте	КАДАММ АТП-698/4200	Интермодуляция до −160 дБн, полоса до 4200 МГц
Выравнивание уровней между ветвями распределённой сети	КАДАММ АТП-25-У	Номиналы 3–30 дБ при 25 Вт, Low-PIM
Измерения на передатчике 40–100 Вт	КАДАММ АТ-4000	Мощные исполнения до 200 Вт, номиналы до 40 дБ
Служебные цепи и полоса от постоянного тока	КАДАММ АТ-3000	Полоса начинается с DC, широкий ряд мощностей
Закрыть свободный порт, а не ослабить сигнал	КАДАММ НС-4000 или КАДАММ НСП-4000	Это задача нагрузки: см. согласованные нагрузки

Частые вопросы

Нагрузка поглощает всю приходящую мощность и никуда её не отдаёт, ею закрывают свободный порт. Аттенюатор поглощает часть, а остальное пропускает дальше по тракту. Оба узла выполнены на 50 Ом и держат согласование.

Пятьдесят ом — волновое сопротивление тракта, пятьдесят ватт — мощность, которую изделие способно рассеять в тепло. Это не мощность, проходящая дальше: при ослаблении 20 дБ дальше уйдёт меньше ватта.

Вычтите из уровня в точке установки допустимый уровень на входе потребителя и округлите разницу вверх до ближайшего номинала ряда 3, 6, 10, 15, 20, 30 или 40 дБ.

Да, ослабления складываются: 10 и 6 дБ дают 16 дБ. Но каждый добавляет свою погрешность и пару соединений, поэтому больше двух в цепочку обычно не ставят.

Нет, это звуковая техника для акустических систем. В высокочастотном тракте сопротивление 50 Ом, и устройство на 4 Ом создаст сплошное рассогласование.

Если через узел идут две и более несущих одновременно — да, берите серии АТП с уровнем до −160 дБн. Для измерений и однооператорных цепей достаточно серий АТ.