[10dBx4ステップアッテネータ] [1〜61dBステップアッテネータ] [10dB固定アッテネータ]

10dBx4ステップアッテネータ

アッテネータは、モジュールの接続、安定性の確保のために欠かせません。広帯域を目指し、秋月電子で売られているアッテネータ用10dBチップ抵抗セットを使って試作してみました。構成は、「−10dB」×4です。
なお、ここに掲示したデータは、記録をのこすため、すべて自作計測器で得たものです。これらの機器は、信頼できる計測器で校正をしているものではありません。ここに掲示したデータは、「おおよそ」、または「傾向」を見ていただく程度と理解してください。

スイッチの周波数特性

切替用トグルスイッチは、プリント基板用ですが、メーカー、型番は不詳です。スイッチのアイソレーション、インサーションロスを観測してみました。測定の方法は、図のとおりですが、結線はいい加減ですので、参考として見て下さい。別のトグルスイッチ、スライドスイッチも観測してみましたが、傾向はほぼ同じです。
高周波リレーも観測してみましたが、アイソレーション特性は明らかに違います。
表示スパンは50MHz〜1050MHzです。

スイッチのアイソレーションの様子
少し周波数が上がるとアイソレーションの確保は難しそうです。
スイッチの挿入損失の様子
測定の方法
スライドスイッチの特性を観測をしているところです。写真下のBNCコネクタ2個はスペアナ入出力です。上は50Ω終端です。測定回路図
(参考)高周波リレーG6Y(オムロン)のアイソレーション
かなり周波数が上がっても十分アイソレーションは確保できるようです。
(注)指定された正しい結線をしていなので、勿論、本来の特性を表してはいません。

構成の留意点

広帯域を確保するため、基板はメッシュアース基板を使用し、抵抗はチップタイプを使っています。スイッチは、プリント基板用ですが、メーカー、型番は不詳です。

スイッチ取り付け面
スイッチはメッシュアース面に取り付けた。
抵抗取り付け面
銅板の帯は、接地用です。スイッチ面のメッシュアースと接続しています。
ケースに入れない状態での周波数特性
ケースに入れない状態で、60MHz〜1060MHz間の周波数特性を簡易スペアナ・アダプタで観測したものです。アッテネータは-10dB×4で、-40dBの状態です。

対策:基板の接地の効果

組み上がったところで、ケースに入れてみました。

プラスペーサで支持した時の特性
450MHz付近で共振している様子、基板とケースで共振回路が出来上がっているようです。
基板を金属スペーサで支持
左は、プラスティック製のスペーサーを使用していました。ケースから浮いた状態です。スぺーサーを金属製に変更しました。スペーサーを通して基板とケースは接続されます。
金属スペーサで支持した時の特性
共振はなくなった。900MHzを超える辺りから減衰量が下がる傾向。

対策:スイッチカバーの接地の効果

スイッチへの対策を行ってみました。

スイッチカバーを接地した
最初、1本のスズメッキ線でアーチ状に4個のスイッチを接地してみましたが、600〜700MHz付近で減衰量が低下する様子です。
周波数特性
写真のようにスイッチ毎に基板に落とすことことにより、その傾向はなくなっています。高周波域での減衰量の低下はなくなった。

まとめ

-10dB
「-10dB」では、まあ、700MHz位まで使えそうです。
-20dB
「-10dB」×2にセットすると、相乗効果?で特性はよくなっています。1000MHz位まで良好です?
-30dB
「-10dB」×3になると600MHz位かな。
-40dB
「-10dB」×4になると450MHzまでかな、といったところです。

1dB〜61dBステップアッテネータ

自作です。メッシュアース基板に、基板用スイッチ、1/4Wタイプカーボン抵抗を直に取り付けています。シールド等の対策はしていません。抵抗は、誤差±5%のもので、特に選別はしておりません。ちょっといい加減だったようです。減衰量選択は、1dB、2dB、3dB、5dB、10dB、20dB×2です。

特性

減衰量誤差
素子の精度、構造に気を使っていないので、誤差はかなり大きい。
「−20dB」の周波数特性
100kHz〜150MHの様子です。-21.3dBを示しています。
-20dBの周波数特性
GigaStにて1GHzまで観測、800MHz位までならいけそうです。
-(20+20)dBの周波数特性
1GHzまで観測:400MHzくらいまでなら、なんとか使えるかな?

10dB固定アッテネータ

秋月電子で売られている10dBアッテネータ用チップ抵抗セットを使って、固定タイプのアッテネータを作ってみました。生基板をけがいてランドを作り、チップ抵抗を貼り付けたものです。

特性

周波数特性:1GHz
まあ、1GHzまで何とか使えそうかな。
周波数特性:2GHz
やっぱり無理でした。