Molti usano il termine “attenuazione” senza capirlo completamente. Il termine è usato in diversi settori, tra cui medico, audio, e anche la terminologia di attenuazione associata alla produzione della birra. In generale, l’attenuazione significa “diminuire” la cosa che viene attenuata. Per esempio, gli occhiali da sole attenuano la luce del sole che raggiunge i tuoi occhi. Attenuare un segnale elettrico può significare che l’atto di attenuazione migliora o aumenta il segnale desiderato diminuendo la parte indesiderata. Tuttavia, l’attenuazione del segnale non significa potenziare o aumentare la forza di un segnale.
Nella trasmissione di segnali elettronici, l’attenuazione è la perdita di forza del segnale misurata in decibel (dB). Per esempio, i segnali trasmessi da una torre cellulare al tuo telefono possono essere distorti dall’aumento dell’attenuazione quando cammini dietro l’angolo di un edificio. La forza del segnale wireless può essere attenuata (diminuita) a causa del rumore, delle barriere fisiche e delle lunghe distanze. Quando l’attenuazione del segnale aumenta, la trasmissione completa del segnale diminuisce. I tassi di attenuazione nel cablaggio sono influenzati da fonti esterne di rumore a frequenze che penetrano il segnale trasportato dal cavo. I cavi in fibra ottica sono eccellenti per trasmettere con bassi tassi di attenuazione perché trasmettono segnali sotto forma di onde luminose prima di cambiarli di nuovo in segnali elettronici all’estremità ricevente. Le lunghezze d’onda di luce ad alta frequenza usate per trasmettere segnali all’interno dei cavi a fibra ottica sono resistenti al rumore fino a quando non vengono trasformate (modulate/demodulate) in segnali elettronici.
L’attenuazione è l’opposto dell’amplificazione. Se abbassate il volume della vostra radio, state riducendo l’amplificazione del segnale, non attenuandolo. Lo stesso segnale può essere attenuato da un filtro che rimuove tutti i segnali indesiderati sopra una certa frequenza. Un filtro passa-basso lascia passare tutti i segnali a bassa frequenza attraverso il filtro e attenua i segnali sopra il livello di attenuazione della banda di arresto del filtro. L’attenuazione è legata alla “perdita di inserzione” e si trova spesso nelle schede tecniche. Tuttavia, la perdita di inserzione è specificamente l’energia del segnale che si perde quando un dispositivo è inserito in un circuito.
La figura 1 è un grafico da una scheda tecnica per un filtro passa basso. L’attenuazione di un segnale attraverso il filtro passa-basso aumenta all’aumentare della frequenza del segnale. Il segnale sopra la frequenza F1 è sempre più assorbito. L’attenuazione del segnale sotto la frequenza F1 non è lineare, ma abbastanza vicina a un livello di attenuazione inferiore a 1 dB. Il tasso di attenuazione è più alto sopra F1 e smette di aumentare dopo circa la frequenza a F4.
L’attenuazione per i segnali elettrici ha una formula:
Attenuazione (dB)= 10 X log(PI/PO)
dove PI è la potenza di ingresso e PO è la potenza di uscita. PI è la potenza applicata a un’estremità del cavo, mentre PO è la potenza all’estremità del cavo.
Un attenuatore è un circuito passivo o attivo che può attenuare un segnale. Il tipo passivo è spesso solo un divisore di resistenza ma potrebbe anche essere seguito da un buffer (un tipo di amplificatore operazionale). Il tipo attivo di attenuatore può essere un attenuatore op amp invertente o un op amp completamente differenziale. L’attenuatore dovrebbe corrispondere alle impedenze di sorgente e di carico oltre all’attenuazione desiderata. Ci sono alcuni calcolatori di attenuatori online per attenuatori T e attenuatori Pi.
Oltre agli attenuatori T- e Pi, anche altri tipi di attenuatori passivi fissi sono disposti in configurazioni L, H, e O. Altri tipi di attenuatori includono attenuatori continuamente variabili, programmabili, a passaggio di corrente continua, a blocco di corrente continua, a guida d’onda e ottici.
Il progetto di un attenuatore può diventare complesso se l’impedenza non è già la stessa tra l’ingresso e l’uscita (carico) dove l’attenuatore sarà posizionato, poiché sarebbe necessario bilanciare l’impedenza. Le prestazioni possono variare in modo che i compromessi di progettazione possono essere necessari per la gamma di frequenza di un attenuatore, la velocità di commutazione, la linearità, la perdita di inserzione e la robustezza.
Abbiamo discusso le basi dell’attenuazione sopra. Tuttavia, l’attenuazione è quasi una scienza a sé stante nell’elettronica, dato che gli attenuatori si sono espansi da un semplice circuito di collegamento fatto di passivi a chip integrati che forniscono un’attenuazione digitale regolabile in modo graduale. L’attenuazione è anche un termine di identificazione simile usato in medicina, fisica, acustica, fibre ottiche, energia nucleare, scienza dei materiali, biologia, sismologia, radiologia e molte altre discipline.