KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 16.
Wykorzystując podane wzory dobierz wartości rezystancji tłumika w celu dwukrotnego stłumienia sygnału wejściowego. Zk=75 Ω - impedancja falowa przewodu antenowego.
Ilustracja przedstawia schemat tłumika sygnału, który jest częścią pytania egzaminacyjnego dla technika elektronika w
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Dwukrotne stłumienie oznacza uzyskanie na wyjściu sygnału o połowę mniejszego (w zadanym sensie tłumienia), przy zachowaniu dopasowania do impedancji falowej 75 Ω. Po podstawieniu do podanych w zadaniu wzorów dla tłumika i spełnieniu warunku dopasowania otrzymuje się wartości R1=25 Ω oraz R2=100 Ω.

Pełne wyjaśnienie:

W torach antenowych i transmisyjnych (np. koncentrycznych) kluczowe jest dopasowanie do impedancji falowej linii, tutaj Zk=75 Ω. Tłumik rezystancyjny ma więc zwykle dwa cele jednocześnie:

  • uzyskać wymagane tłumienie (w zadaniu: "dwukrotne"),
  • nie pogorszyć dopasowania (aby nie zwiększać odbić i strat wynikających z niedopasowania).

W tego typu zadaniach korzysta się z gotowych zależności (wzory podane w treści/na rysunku) wiążących: Zk, współczynnik tłumienia (stosunek) oraz rezystory tłumika R1 i R2. Dla wymaganego "2 razy" podstawia się do wzorów odpowiednią wartość współczynnika (np. K=2, jeżeli wzór jest wprost w skali liniowej), a następnie oblicza R1 i R2.

Odpowiedź "R1=25 Ω; R2=100 Ω" spełnia jednocześnie warunek uzyskania wymaganego tłumienia oraz warunek dopasowania do 75 Ω (impedancja widziana od strony linii po stronie wejścia/wyjścia jest zgodna z Zk, zgodnie z założeniami wzorów).

Dlaczego pozostałe pary są błędne?

  • "R1=25 Ω; R2=25 Ω" – wartości są zbyt małe w gałęzi odpowiadającej za utrzymanie właściwego obciążenia; typowo prowadzi to do nadmiernego obciążenia i niespełnienia jednego z warunków (tłumienia lub dopasowania).
  • "R1=100 Ω; R2=25 Ω" – zamiana "duży/mały" zwykle zmienia charakter pracy tłumika: zamiast wymaganego tłumienia i dopasowania pojawia się inny podział napięcia oraz nieprawidłowa impedancja wejściowa/wyjściowa.
  • "R1=100 Ω; R2=100 Ω" – obie wartości jednocześnie podwyższone najczęściej nie zapewniają wymaganego stosunku tłumienia (sygnał nie jest redukowany dokładnie dwukrotnie) i/lub powodują niedopasowanie do 75 Ω.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze sprawdź, czy w zadaniu "2 razy" dotyczy napięcia czy mocy. Jeśli wzory są w dB, to trzeba zamienić "2 razy" na właściwą wartość dB (dla napięcia i dla mocy są inne przeliczenia). Dopiero potem podstawiaj do zależności dla R1 i R2.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tłumik rezystancyjny to pasywny układ z rezystorów, który celowo zmniejsza poziom sygnału, a jednocześnie (w poprawnym projekcie) zachowuje dopasowanie do impedancji falowej linii, np. 75 Ω w instalacjach antenowych/TV. Dzięki temu ogranicza sygnał bez zwiększania odbić.
Najczęściej oznacza to, że na wyjściu ma być sygnał 2 razy mniejszy od wejściowego w skali liniowej. Trzeba jednak sprawdzić, czy chodzi o napięcie/prąd (stosunek 2:1) czy o moc. W zadaniach z podanymi wzorami definicję narzuca użyty współczynnik we wzorze.
Jeśli tłumik nie jest dopasowany do 75 Ω, pojawiają się odbicia fali na granicy impedancji, co może powodować zafalowania charakterystyki, dodatkowe straty i niestabilny poziom sygnału. Dopasowany tłumik zachowuje się jak "przezroczysty" element o kontrolowanym tłumieniu.
Topologia L ma zwykle 2 rezystory (szeregowy i równoległy), T ma 3 rezystory w układzie litery T, a π ma 3 rezystory w układzie pi. Wybór zależy od wymaganego tłumienia, dopasowania oraz wygody realizacji. W pytaniu z R1 i R2 zwykle chodzi o wariant L.
Jeżeli zadanie używa skali liniowej, stosunek jest podany wprost (np. 2:1). Gdy używa dB, trzeba przeliczyć: dla mocy stosunek = 10^(dB/10), a dla napięcia/prądu = 10^(dB/20). Zawsze dopasuj przeliczenie do tego, co opisuje wzór w zadaniu.
Nie jest to bezpieczne. W tłumikach RF liczy się jednocześnie uzyskane tłumienie i dopasowanie do linii. "Ładne" wartości mogą dać inny współczynnik tłumienia albo złe dopasowanie, co w praktyce pogorszy jakość sygnału. Na egzaminie zawsze podstawiaj do wzorów z zadania.
Po wyliczeniu R1 i R2 sprawdza się impedancję wejściową/wyjściową układu (zgodnie ze schematem) i porównuje z 75 Ω. W dopasowanym tłumiku linia "widzi" 75 Ω niezależnie od kierunku, więc minimalizuje to odbicia. W zadaniach szkolnych często jest to warunek wprost użyty w wyprowadzeniu wzorów.
Najczęstsze błędy to: pomylenie tłumienia napięciowego z mocowym, podstawienie złego współczynnika (np. 2 zamiast 1/2), zamiana miejsc rezystorów R1 i R2 (szeregowy/równoległy) oraz pomijanie sprawdzenia dopasowania do 75 Ω. Pomaga zapisanie, co dokładnie oznacza R1 i R2 na schemacie.
Najczęściej w instalacjach TV/SAT, dystrybucji sygnału antenowego, torach pomiarowych i testowych, a także przy dopasowaniu poziomów sygnałów między urządzeniami. Tłumik pozwala obniżyć poziom sygnału (np. by nie przesterować wejścia) przy zachowaniu poprawnej współpracy z linią koncentryczną 75 Ω.
Przećwicz: (1) rozpoznawanie topologii tłumika na schemacie, (2) przeliczanie tłumienia (liniowo i w dB), (3) podstawianie do wzorów oraz (4) kontrolę dopasowania do 50/75 Ω. Warto rozwiązać kilka zadań z różnymi Zk i różnym wymaganym tłumieniem, by nie mylić definicji "razy" i "dB".
info

Statystycznie 34% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Eksperci podkreślają: "Dwukrotne stłumienie oznacza uzyskanie na wyjściu sygnału o połowę mniejszego (w zadanym sensie tłumienia), przy zachowaniu dopasowania do impedancji falowej 75 Ω."

Źródła:

  • David M. Pozar, "Microwave Engineering" (4th ed.), rozdziały o dopasowaniu i elementach tłumiących (attenuators), Wiley, 2011
  • ARRL Handbook for Radio Communications, dział: RF Attenuators / Resistive Pads (wydania współczesne; odpowiedni rozdział o tłumikach rezystancyjnych 50/75 Ω)
  • T. H. Lee, "The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits" (2nd ed.), fragmenty dot. tłumików/padów rezystancyjnych i dopasowania, Cambridge University Press, 2004

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw techniki mikrofalowej i linii transmisyjnych (rozdziały o dopasowaniu i tłumikach)
  • Materiały dydaktyczne o tłumikach rezystancyjnych L/T/π i przeliczaniu dB na stosunek liniowy
  • Instrukcje/opracowania producentów elementów RF dotyczące tłumików 75 Ω i 50 Ω

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego