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減衰とは何か？意味と定義
減衰とは、信号が媒体を伝わる間に、その振幅が減少することです。減衰が起きる原因としては、伝送損失、反射、吸収などが挙げられます。電気システムの場合、減衰は、ケーブルまたはその他の伝送ラインを伝わる電圧の減少として表れます。システムに減衰がある場合、システムが劣化していると言われることもあります。
減衰の単位はデシベル(dB)で、出力と入力のパワーまたは強度の比を表します。減衰が0 dBの場合は全く障害のない理想的な伝送を表し、減衰が大きいほど値は負の方向に増加します。減衰が0 dBの理想的なアッテネータには、伝送ラインに沿って無限の数のタップがあります。
減衰を最も正確に測定する方法は、校正済みのアッテネータを直接システムに挿入することですが、代わりの方法として、電圧比(dB)を測定できるテスト機器を使用することもできます。減衰測定に使用できるデバイスとしては、ネットワーク・アナライザ、ノイズ発生器、信号源などが挙げられます。
可変アッテネータのさまざまな種類
- 抵抗性アッテネータは、固定抵抗回路を使用して減衰を実現します。
- 差動アッテネータは、トランスまたは「オーディオバラン」とも呼ばれ、コモンモードのノイズや干渉が存在する低レベルのオーディオアプリケーションに用いられます。
- RF（無線周波数）アッテネータは、電気信号のパワーを減少させるデバイスであり、定在波比(SWR)を制御するためにも使用できます。
- 同軸アッテネータは、信号強度を減少させるために用いられるデバイスです。これは主に通信システムで、自由空間内または伝送ライン上を伝搬する電磁波に対して用いられます。
信号またはケーブルの減衰の原因
信号またはケーブルの減衰という場合、トランスミッターとレシーバーの間の信号の劣化を指します。
信号の損失は、ケーブル品質に影響を与える次のようなさまざまな要因によって生じます。
- 光ファイバーの製造不良（コネクタやスプライスの不良）
- ケーブルの過度の曲がり。この場合、信号反射が生じ、ストランド間の「クロストーク」の原因となります。
- 高い信号波長での動作。
- トランスミッターとレシーバーの間の長い信号ケーブル長（減衰は信号ケーブルが長いほど大きくなります）。
減衰防止のための信号強度の増加
信号強度を増加させるには、いくつかの方法があります。
例えば、以下のような方法を実行できます。
- アンテナを信号源の近くに配置する。
- 異なる材料同士を接続することで伝導率を改善する。
- 信号に対する干渉源を取り除く。
- アンテナを金属製の物体から遠ざける。
- 必要な場合、パワーアンプを使用して信号を増幅する。
オシロスコープアッテネータ
オシロスコープアッテネータは、オシロスコープとプローブの間に取り付けられる小さい回路基板です。このデバイスには、機械加工されたねじスロットと利得設定があり、それを設定することで表示信号の振幅を減少させることができます。この場合、プローブを通過するパワーは減少せず、オシロスコープに表示される振幅だけが減少します。
減衰を使用することで、プローブを通過する電圧またはパワーを実際に減少させることなく、オシロスコーププローブによって捕捉される信号の振幅を減少させることができます。これは、スペクトラム全体で信号を観察する場合、特に脆弱なプローブでハイパワー信号を表示する場合に重要な意味を持ちます。
オシロスコープの減衰の設定
オシロスコープの減衰は、通常RG-6同軸ケーブルまたはステレオケーブルによって実現されます。これらはどちらも、必要なレベルに応じて容易に調整できます。レベルはdB（デシベル）またはdBm（デシベル-ミリワット）で表示できます。
オシロスコープで減衰を設定するには、以下の簡単な手順を実行します。
- オシロスコープを、ベースラインの上が10目盛りになるように設定します（オシロスコープにベースラインがない場合、垂直マーカーの間が10目盛りになるように設定します）。
- 減衰する信号の振幅を増加または減少させます。
- 測定された電圧を信号の振幅で割ることによって、必要な減衰の目盛り数を求め、その値を減衰率として設定します。
- アッテネータを目的の値またはそれにできるだけ近い値に設定します（アッテネータを実際の減衰率に近く設定するほど、表示される信号の変化が小さくなります）。
- 減衰率が大きすぎる場合、垂直マーカーの間の目盛り数として使用されている値よりも1～2目盛り小さい値にアッテネータを設定することが必要な場合があります。
- オシロスコープをオンにすると、減衰された信号が使用可能になっています。
オシロスコープの使用方法の詳細については、ナレッジベースの記事「オシロスコープの基本」を参照してください。また、キーサイトのプレミアム再生品オシロスコープの一覧はこちらでご覧になれます。
アッテネータプローブ
アッテネータプローブは、あらゆるオシロスコープに不可欠なアクセサリです。これには抵抗が入っており、入力信号の電圧を下げることで、オシロスコープから検出可能にします。
アッテネータプローブは、BNCケーブルによってオシロスコープに接続されます。
BNCケーブルは同軸ケーブルであり、75 Ωインピーダンスの抵抗を通じて機器に接続されるように設計されています（コネクタはTまたはCと呼ばれます）。
アッテネータプローブは以下の場合に多く使用されます。
- 高電圧AC信号を測定する場合。安全な電圧まで減衰しないと、低入力インピーダンスのオシロスコープが損傷される可能性があります。
- オシロスコープで扱える範囲より大きい電流の電圧を下げるため。
お使いのオシロスコープに合わせたアッテネータプローブを購入するには、キーサイト・テクノロジーにアクセスしてください。
重要用語：
| 用語 | 定義 |
|---|---|
| 減衰 | 信号が媒体を伝わる間に、その振幅が減少すること。 |
| バラン | 平衡回路と不平衡回路の間の変換を行うデバイス。 |
| プリアンプ | 回路の入力に接続されて、回路の入力信号の強度を上げることで、負荷にとって十分な電圧が得られるようにする増幅器。 |
| 10X減衰 | 電圧が10分の1になること。 |
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