Dämpfungsglieder

Dämpfungsglieder werden in der HF-Technik oft benötigt, um Signalpegel definiert abzuschwächen. Hierbei kann z. B. durch ein Leistungsdämpfungsglied die Ausgangsleistung eines Senders soweit reduziert werden, dass dessen Ausgangssignal die angeschlossenen Messgeräte nicht beschädigt oder übersteuert. Man verwendet Dämpfungsglieder auch um Eingangspegel für Verstärker und Empfänger auf ein definiertes Maß zu reduzieren.

Ein Dämpfungsglied muss hierbei immer für eine definierte Systemimpedanz bzgl. Ein- und Ausgang ausgelegt werden. Bei symmetrisch aufgebauten Dämpfungsgliedern sind die Ein- und Ausgangsimpedanzen identisch. Oft sind dies die in der HF-Technik üblichen $\qty{50}{\ohm}$. Damit ein Dämpfungsglied die geforderten Impedanzen an dessen Ein- und Ausgang zeigt ist ein impedanzrichtiger Abschluss auf beiden Seiten erforderlich. Dies wird durch ein geeignetes Widerstandsnetzwerk erreicht.

Es gibt hierbei verschiedene Schaltungsvarianten, die sich in der Anordnung der Widerstände unterscheiden. Die beiden gängigsten Varianten sind das T- (vgl. Abbildung A-8.11.2) und das $\pi$-Dämpfungsglied (vgl. Abbildung A-8.11.1). Bei beiden Varianten wird die Dämpfung durch ein Widerstandsnetzwerk erreicht, welches die eingespeiste Leistung in Wärme umwandelt.

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Ein Schaltplan zeigt einen Kreis mit einem Sinusgenerator links, beschriftet mit — Abbildung A-8.11.1: Dämpfungsglied in PI-Konfiguration mit Quelle und Lastwiderstand

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Ein Schaltplan mit einem Dämpfungsglied. Links befindet sich eine runde Quelle mit der Bezeichnung $R_i$ und dem Wert 50 Ohm. Es gibt drei Widerstände, die mit $R_1$, $R_2$ und $R_3$ beschriftet sind. Rechts ist ein weiterer Widerstand $R_L$ mit 50 Ohm. Zwei Pfeile zeigen von links nach rechts und sind mit $P_{IN}$ und $P_{OUT}$ beschriftet. — Abbildung A-8.11.2: Dämpfungsglied in T-Konfiguration mit Quelle und Lastwiderstand

AD801: Was zeigt diese Schaltung?

1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und jeweils zwei Anschlusspunkten links und rechts; im oberen horizontalen Leiter zwei Widerstände „R_1“ und „R_3“ in Reihe geschaltet, dazwischen eine vertikale Abzweigung zum unteren horizontalen Leiter; in der Mitte dieses vertikalen Leiters ein Widerstand „R_2“.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis mit zwei parallelen horizontalen Leitern und jeweils zwei Anschlusspunkten links und rechts. Im oberen horizontalen Leiter sind zwei Widerstände „R_1“ und „R_3“ in Reihe geschaltet. Dazwischen gibt es eine vertikale Abzweigung zum unteren horizontalen Leiter. In der Mitte dieses vertikalen Leiters ist ein Widerstand „R_2“ eingezeichnet.

AD802: Was zeigt diese Schaltung?

1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei horizontalen Leitern und mit jeweils zwei Anschlusspunkten links und rechts; zwischen den Leitern zwei vertikale, parallel geschaltete Widerstände „R_1“ und „R_3“; zwischen beiden Widerständen im oberen horizontalen Leiter ein Widerstand „R_2“.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis mit zwei horizontalen Leitern und jeweils zwei Anschlusspunkten an ihren Enden. Zwischen den Leitern sind zwei vertikale, parallel geschaltete Widerstände „R_1“ und „R_3“ eingezeichnet. Zwischen beiden Widerständen befindet sich im oberen horizontalen Leiter ein weiterer Widerstand „R_2“.

Die Dämpfung eines Dämpfungsglieds wird üblicherweise in dB (Dezibel) angegeben und bezieht sich auf die Leistung. So bedeutet z. B. $\qty{20}{\dB}$ eine Dämpfung der Eingangsleistung um den Faktor $\num{100}$. Die Ausgangsleistung nach diesem Dämpfungsglied beträgt somit nur noch $\frac{1}{100}$ der Eingangsleistung was im Falle von $\qty{100}{\watt}$ Eingangsleistung einer Ausgangsleistung von $\qty{1}{\watt}$ entspricht.

Bei ohmschen Dämpfungsgliedern erfolgt die Dämpfung durch Umwandlung der eingespeisten Leistung in Wärme. Wird z. B. ein $\qty{100}{\watt}$-Signal wie vorher beschrieben um $\qty{20}{\dB}$ gedämpft so werden $\qty{99}{\watt}$ im Dämpfungsglied in Wärme umgesetzt. Die verbleibende Leistung von $\qty{1}{\watt}$ steht dann noch am Ausgang des Dämpfungsglieds zur Verfügung.

AD806: In einem 50 Ohm System wird in ein symmetrisches 20 dB Dämpfungsglied die Leistung von 100 W eingespeist. Der Widerstand $R_{\textrm{L}}$ = 50 Ohm ist an das Dämpfungsglied angepasst. Welche Leistung wird insgesamt im Dämpfungsglied in Wärme umgesetzt?

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AD803: Dargestellt ist ein 20 dB Dämpfungsglied. Wie groß ist das Leistungsverhältnis zwischen der Eingangsleistung $P_{\textrm{IN}}$ und der Leistung am Lastwiderstand $P_{\textrm{RL}}$?

$Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. Ein Schaltplan mit einem Dämpfungsglied. Links befindet sich eine runde Quelle mit der Bezeichnung $R_i$ und dem Wert 50 Ohm. Es gibt drei Widerstände, die mit $R_1$, $R_2$ und $R_3$ beschriftet sind. Rechts ist ein weiterer Widerstand $R_L$ mit 50 Ohm. Zwei Pfeile zeigen von links nach rechts und sind mit $P_{IN}$ und $P_{OUT}$ beschriftet.$

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AD804: Dargestellt ist ein 6 dB Dämpfungsglied. Wie groß ist das Leistungsverhältnis zwischen der Eingangsleistung $P_{\textrm{IN}}$ und der Leistung am Lastwiderstand $P_{\textrm{RL}}$?

$Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. Schaltplan eines Dämpfungsglieds mit vier Widerständen: ein variabler Widerstand $R_L$ mit 50 Ohm, sowie feste Widerstände $R_1$, $R_2$ und $R_3$. Zwei Pfeile zeigen auf den Ein- ($P_\text{IN}$) und Ausgang ($P_\text{OUT}$).$

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AD805: Dargestellt ist ein symmetrisches 50 Ohm Dämpfungsglied. Welche Impedanz ist zwischen $a$ und $b$ messbar, wenn $R_{\textrm{L}}$ = 50 Ohm beträgt?

$Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. Schaltplan mit einem Sinusgenerator links, gekennzeichnet als $ R_i $ mit 50 Ω. Drei rechteckige Widerstände, $ R_1 $, $ R_2 $ und $ R_3 $, sind verbunden. Der Widerstand $ R_2 $ ist vertikal ausgerichtet. Rechts befindet sich ein weiterer Widerstand, bezeichnet als $ R_L $. Verbindungen sind mit Punkten an verschiedenen Knoten markiert. Der Bereich ist beschrieben als$

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Ein symmetrisches Dämpfungsglied kann z. B. als T oder $\pi$-Netzwerk aus Widerständen aufgebaut werden. Die Namensgebung resultiert hierbei aus dem Erscheinungsbild der Widerstandsanordnung in der Schaltung.

Die Widerstandswerte für ein $\pi$-Dämpfungsglied für eine Impedanz von $\qty{50}{\ohm}$ können mit den folgenden Formeln berechnet werden:

$$R_1 = R_3 = \qty{50}{\ohm} \cdot \left( \frac{10^{\frac{a}{20}}+1}{10^{\frac{a}{20}}-1}\right)$$

Dabei ist $a$ die gewünschte Dämpfung in $\unit{\dB}$.

$$R_2 = \frac{\qty{50}{\ohm}}{2} \cdot \left( 10^{\frac{a}{20}} - \frac{1}{10^{\frac{a}{20}}}\right)$$

Die Widerstandswerte für ein T-Dämpfungsglied für eine Impedanz von $\qty{50}{\ohm}$ können mit den folgenden Formeln berechnet werden:

$$R_1 = R_2 = \qty{50}{\ohm} \cdot \left( \frac{10^{\frac{a}{20}}-1}{10^{\frac{a}{20}}+1} \right)$$ $$R_3 = 2\cdot \qty{50}{\ohm} \cdot \left( \frac{10^{\frac{a}{20}}}{10^{\frac{a}{10}}-1} \right)$$

Mit diesem Applet können symmetrische T- und Pi-Dämpfungsglieder für ein 50-Ω-System berechnet werden.

Dämpfung in dB

Systemimpedanz

Schaltungsform

Normreihe

Die idealen Widerstandswerte betragen:

Die nächsten Widerstandswerte aus der E24-Reihe betragen:

Mit diesen Normwerten wird folgende Dämpfung erreicht:

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