Das Magazin für Funk Elektronik · Computer

Meßtechnik (7) –
Dämpfungsglieder, Aufbau
und Anwendung
Dipl.-Ing. HEINZ W. PRANGE – DK8GH
Wie gut Informationen von einem Generator zu einem Verbraucher „rüberkommen“,
kann man durch den Vergleich der abgegebenen Leistung und
der am Empfänger vorliegenden beurteilen. Die bei einer Übertragung
üblich auftretende Dämpfung gibt man für gewöhnlich mit einem logarithmischen
Maß in Dezibel an.
Für die meßtechnische Ermittlung des Übertragungsverhaltens sind verschiedene
Verfahren gebräuchlich. Eines benutzt Dämpfungsglieder.
Dieser Beitrag geht darauf ein und zeigt, wie man mit den Mitteln des
Funkamateurs brauchbare Dämpfungsglieder aufbauen kann.
■ Dämpfungsglieder
Dämpfungsglieder kann man global als
Vierpole mit je zwei Eingangs- und Ausgangsklemmen
ansehen. Sie sind in der
Regel lineare, passive Leitungsbauelemente,
die die Leistung eines nieder- oder
hochfrequenten Signals herabsetzen. Die
Dämpfung a gibt man in dem logarithmischen
Maß Dezibel (dB) an:
a = 10 lg (P1/P2). (1)
Dabei setzt man voraus, daß das Dämpfungsglied
am Eingang und am Ausgang
angepaßt beschaltet ist (Z1 = Z2 = Z , vgl.
Bild 1).
Je nach Anwendungsbereich und Aufbau
ist zwischen unsymmetrischen und symmetrischen
Schaltungen zu unterscheiden.
Hierbei ist zu beachten, daß man diese
Begriffe in zweierlei Bezug anwendet:
Bild 2 verdeutlicht das für eine als Pi-Glied
aufgebaute Schaltung. Sie ist jeweils als
G ≈
Z1
1
2
Vierpol
Dämpfung a
Bild 1: Das Dämpfungsglied ist ein passiver
Vierpol, in unserem Fall aus einer Zusammenschaltung
ohmscher Widerstände.
3
4
symmetrisch zu bezeichnen, wenn Ein- und
Ausgangsimpedanz gleich groß sind. Ist das
nicht der Fall, ist sie unsymmetrisch. Nebenbei:
Unsymmetrische Vierpolschaltungen
setzt man übrigens häufig zur Anpassung
ein [1].
Bild 2 zeigt zwei Varianten der Pi-Schaltung:
Die linke ist auch als (erd-) bzw.
(masse-)unsymmetrisch zu bezeichnen, die
rechte dagegen (erd-) bzw. (masse-)symmetrisch.
Das ist demnach der (erwähnte)
unterschiedlich Bezug des schaltungstechnischen
Fachbegriffs Symmetrie.
■ Anpassung an Ein- und Ausgang
Wir betrachten im folgenden beide, allerdings
auf die Anpassung bezogene, symmetrische
Dämpfungsglieder. Anders ausgedrückt:
Alle zukünftig genannten Werte für
die Dimensionierung der Dämpfungsglieder
setzen gleiche Abschlußwiderstände
an Ein- und Ausgang voraus. Das ist sehr
wichtig!
U1 VP1 VP2 VP3 U1a U2 = U1
≈ V V
Z2
RX
o.ä.
2
-4dB -2dB -1dB
gesamte Dämpfung 7 dB Verstärkung 7 dB
Bild 3: Kette von Dämpfungsgliedern mit Gesamtdämpfung von (4 + 2 + 1)
dB = 7 dB. Ist in dieser Schaltung die Ausgangsspannung am Meßobjekt
(z. B. Empfänger, RX) genausogroß wie die Eingangsspannung des
speisenden Generators (U1 = U2), beträgt die Verstärkung ebenfalls 7 dB.
V
R3
1 3
Z
2
R1
R2 =
R1
Z
4
Einsteiger
Die bereits erwähnte Leistungsdämpfung
ergibt sich im wesentlichen durch Umsetzung
in Wärme in den Bauelementen der
Schaltung. Reflexionen, die im Bereich
höchster Frequenzen am Eingang auftreten
können, lassen wir hier außer Betracht.
Bei beidseitiger Anpassung kann man auch
mehrere Dämpfungsglieder in Kette schalten
(Bild 3). Die Dämpfung der gesamten
Kettenschaltung erhalten wir aus der Addition
der einzelnen Dämpfungswerte (in Dezibel).
Und genau darin liegt der entscheidende
Vorteil des (von manchem als unbequem
oder „undurchsichtig“ empfundenen)
logarithmischen Maßes Dezibel [2].
Messe ich beispielsweise an der Gliederkette
im Bild 3 für die Eingangsspannung
und die Ausgangspannung gleiche Spannungswerte
(U 1 = U 2!), heißt das: Die Verstärkung
meines Geräts (z.B. eines Empfängers)
ist genau so groß wie die zwischen
Generator und Geräteeingang eingefügte
Dämpfung.
Sie werden mit Recht sagen: Im Bild 3 sind
die Dämpfungswerte gerade so gewählt,
daß diese Aussage zutrifft. Stimmt! Doch
in der Praxis kommen Sie zu gleichen Ergebnissen,
wenn Sie wahlweise mit Schaltern
– wie im Bild 4 – Dämpfungsglieder
aus einer „längeren“ Kette unterschiedlicher
Werte beliebig „herausschalten“ oder
„hineinschalten“ können. Sie schalten einfach
solange Dämpfungsglieder in der Kette
zu oder ab, bis U 2 genau gleich U 1 ist
und lesen die Dämpfungswerte an den
„geeichten“ Teilgliedern für die Addition
zur Gesamtdämpfung ab. Auf entsprechende
Weise kann man beispielsweise die
Eichung eines S-Meters an einem Empfänger
kontrollieren.
Benutzt man mehrere Schaltungsglieder
mit jeweils festen Dämpfungswerten –
ähnlich wie bei Gewichtssätzen einer Bal-
R3
2
1 3
Z R2 = Z
R1
R1
2 4
R3
2
Bild 2: Standard-Pi-Schaltung in erdunsymmetrischer
Form (links) und in erdsymmetrischer Form (rechts im Bild).
1
Z
Schalter 1
Schalter 2 Schalter 3
1dB 2dB 4dB
VP1 VP2 VP3
Bild 4: Drei Dämpfungsglieder mit zweipoligen Überbrückungsschaltern
in Kette: Die Schalterstellungen sind hier so gezeichnet,
daß nur VP2 und VP3 eingeschleust, also wirksam sind. Die eingestellte
Dämpfung beträgt somit 2 dB + 4 dB = 6 dB.
3
Z
4
FA 6/95 • 627