Начнём с того, что при текущем положении дел нет надобности делать своими руками фиксированный аттенюатор с рабочей частотой до (2, 6, 8 - нужное выбрать) ГГц с радиочастотными разъёмами типа "SMA" или "F". Китайские заводики всё сделали за Вас - только плати деньги, при этом самодельная конструкция по стоимости комплектующих (если учитывать стоимость приличных разъёмов) и трудозатрат ещё будет и дороже, и не факт, что характеристики будут лучше дешёвого китайского варианта аттенюатора (Рисунок 1).
Но бывают приступы "жгучей деятельности", когда ожидание заказанных аттенюаторов с известной торговой площадки становится недопустим, "кривые ручки" хватают напильник, паяльник и включаются в работу (автор, конечно же, заказал недостающие аттенюаторы, и работу по сборке аттенюатора проводил в чисто своё удовольствие, автор ни коим образом не уговаривает читателя на эту деятельность....).
Для справки, как минимум, к чему стремится: на Рисунке 2 амплитудно-частотные характеристики дешёвых китайских аттенюаторов с разъёмами типа "SMA" затуханием 10 дБ и 20 дБ, внешний вид на Рисунке 1, в нижней части фотографии. Рабочий частотный диапазон заявлен до 8 ГГц, измерения проводились только до 6.2 ГГц (верхняя частота прибора "SA6").
До 4 ГГц вполне нормальные аттенюаторы для своей цены - до 4000МГц затухание меняется в пределах 1 дБ. Тут стоит заметить, что после частоты наблюдения 4 ГГц измерения китайским анализатором спектра с следящим генератором "SA6" мало достоверны: высокий уровень влияния выходных цепей следящего генератора на входные цепи анализатора (Рисунок 3), применение не высокого качества РЧ разъёмов, а так же невысокое качество коммутационной оснастки приводит к рассогласованию в цепи и, соответственно, "пикам" на графике (Рисунок 3). Работы по экранировке входных и выходных цепей прибора улучшают ситуацию, но не решают полностью конструкционных ошибок прибора.
В диапазоне частот до 4 ГГц КСВН не превышает 1.1 (возвратные потери порядка 26 дБ), как для подключения аттенюатора с затуханием 10 дБ, так и для подключения аттенюатора с затуханием 20 дБ.
Аттенюатор можно собирать по любой схеме: Т-образный, П-образный, мостовой Т-образный, Г-образный, с точки зрения выполняемой задачи схемы равнозначны. На Рисунке 4 приведена методика расчёта наиболее популярных схем (автор так и не узнал способа вставки формул в статьи дзена - в связи с этим - картинка).
Предполагается, что входной импеданс равен выходному (обозначен "Zo"), ослабление обозначено "dB". Совсем не обязательно брать в руки карандаш и листок бумаги и начинать считать - в сети множество калькуляторов аттенюаторов на любой вкус (хотя, когда сам посчитаешь, приятнее). Некоторые из них: https://www.everythingrf.com/rf-calculators/attenuator-calculator (просто хороший ресурс), https://leleivre.com/rf_pipad.html (позволяет посчитать "наоборот" - затухание аттенюатора по имеющимся сопротивлениям, и оценивает возвратные потери, что не очень актуально - но показательно), https://www.chipdip.ru/calc/p-shape-attenuator?k=20&z=50 (сразу подставляет номиналы из E24 ряда резисторов), https://vpayaem.ru/inf_atten.html?ysclid=m6tjuvxtmt428163419 (разжёвано и приведен калькулятор "каскадного" включения аттенюаторов). Тут хочу сделать отступление - собирается схема П-образного аттенюатора (почему именно она? не знаю, привык), и опыт сборки N-го количества аттенюаторов показывает лучшие результаты на высоких частотах, если сопротивления R1 (по схеме Рис. 4) составное - два параллельно включенных сопротивления, расположенные от центральной жилы разъёма симметрично. В конструкции предполагается использовать ВЧ разъёмы типа SMA ("короткое" гнездо на плату прямое на торец платы, "бестолковые" разъёмы с "короткой" резьбой, не подходящие под задачи установки платы в корпус, присланные китайским продавцом вместо "нормальных" с "длинной" резьбой, Рисунок 5).
Так же нужно сказать, что у дешёвых китайских разъёмов покрытие не обладает сильной механической твердостью, осыпается очень хорошо при неправильном использовании разъёмов (накручивать нужно гайку, избегать прокручивания корпуса и центрального штыря) и загрязняет фторопластовый изолятор (Рисунок 6), соответственно это отражается на измерениях.
Так же для китайских разъёмов есть и проблема с внутренней цангой при неаккуратной эксплуатации, например в полевых условиях (Рисунок 7). Спасает дополнительный переходник - ухудшение параметров дешевле, чем заменять SMA разъём.
Резисторы, применяемые в аттенюаторе, для поверхностного монтажа размера 1206, без особых требований (лучше ВЧ, почитать можно тут и тут). Конечно, номиналы должны быть максимально близки к расчётным, приветствуется использование "больших" рядов (Е96 (1%), или даже E192 (0.5%)), и типоразмер желательно выбирать меньше. Автор не имеет желания тратить однопроцентные резисторы на поделку, в связи с этим провёл "отсев" ряда E24 (5%) сопротивлений, в надежде получить максимально близкие значения к расчётным, и, потерпел фиаско.... Из 50 промеренных резисторов достаточно точным миллиомметром DT-5302 (а заодно и проверив точность простейшей самоделки) из одной "ленты" номиналом 120 Ом практически все "уложились" в значения от 120.5 Ом до 120.8 Ом..... Такая же картина с другими номиналами сопротивлений, "колебания" значений в одной ленте малы (вспоминаю времена, когда из "пачки" 10% резисторов можно было "намерить" необходимые значения сопротивлений, потратив некоторое время). К сожалению, других smd резисторов у автора нет, будут использованы те, что есть. По результатам измерений сопротивлений в наличии и расчётов аттенюатор получился затуханием 20,19 дБ (R1 - 60.28 Ом, R2 - 250.7 Ом).
Теперь, поставим задачу по разработке конструкции аттенюатора "визуально-пространственному естественному интеллекту" и через 15 мигнут неспешной работы получаем результат (Рисунок 8).
Можно брать в руки инструменты (напильники, молотки, паяльники) и начинать "вытачивать" необходимые детали - крышку (из жести или листовой меди) и плату (двухсторонний стеклотекстолит, толщина 1.5 мм). Автор использовал фрезерный ЧПУ станочек CNC3018 для вырезания и фрезеровки топологии "платки" (Рисунок 9).
В результате получились платы как на Рисунке 10. Можно обойтись и любыми другими технологиями - не принципиально.
Собираем всё в кучу, паяем как можем (Рисунок 11), вид аттенюатора без экрана.
В принципе, если рабочие частоты до 2 ГГц, иногда экранирующая крышка не нужна, "земли" между разъёмами "достаточно" - включите, измерьте S21 (Рисунок 12, АЧХ аттенюатора без экранирующей крышки), если удовлетворяет Вашим требованиям - можно на крышку "забить".
Начальная задача стояла дотянуть рабочую частоту аттенюатора до 4400 МГц (для использования с одной известной платкой анализатора спектра с генератором). Для этого придётся ещё чуток поработать паяльником и напильником. Берем тонкую листовую медь и вырезаем крышку (это если всё делать "по уму", но автор использовал жесть от консервной банки "Кильки в томатном соусе", медь давно кончилась, да и заполнение объёма под крышкой радиопоглощающим материалом тоже бы не помешало). Подгоняем, припаиваем. Торцы платы тоже необходимо соединить и пропаять (используя тонкую медную фольгу). В принципе, для экрана можно применить медную или алюминиевую ленту, предназначенную для экранирования и имеющую токопроводящий клеевой слой. До поры, до времени, для целей экранирования использовал ленты от "3М" (алюминиевые и медные) с токопроводящим слоем, оставшейся после испытаний изделий на ЭМС (пока работал). А вот купленная на "Aliexpress" медная лента оказалась с обычным клеевым слоем, хотя позиционировалась, как имеющая токопроводящий клеевой слой. Причём приобретённая там же алюминиевая лента для экранировки имела токопроводящий клеевой слой. Покупка на "Aliexpress" - всё таки рулетка....Вернёмся от "'экранирующих лент" к нашим баранам.
Полностью собранный аттенюатор на Рисунке 13. Не отказал себе в удовольствии нанести гравировочку значения затухания (вышло не очень, всё таки поверхность крышки не ровная).
Не забываем после процедуры пайки промывать плату и конструкцию от флюса спиртобензиновой смесью (автор делает по "старинке", сейчас есть специальные очистители), наличие остатков флюса может приводить к значительному ухудшению работы аттенюатора.
Результаты измерений аттенюатора приведены на Рисунке 14.
Видно, что "полочка" паразитной связи вход-выход (после маркера №4, Рисунки 12 и 14) стала "пологой" и вполне приемлемой до 4400 МГц (хотя применение более малого размера резисторов несколько улучшило бы ситуацию, для достижения работы аттенюатора на более высоких частотах нужна другая конструкция и несколько другие комплектующие). В результате получился аттенюатор с изменением затухания от 20.6 дБ (766 МГц) до 19.6 дБ (4400 МГц) - неравномерность 1 дБ плюс - минус погрешности измерения. Результат не хуже дешёвого покупного аттенюатора (неравномерность 1 дБ). Конечно, не отказал себе в удовольствии провести измерения на поверенном измерительном оборудовании (благо есть пока такая возможность), результаты примерно похожи - от 20.35 дБ в начале диапазона до 19.58 дБ на частоте (4400 МГц).
На этом можно закончить отчёт, цель "лабораторной работы" достигнута - время потрачено с удовольствием, результат получен.
Спасибо, что уделили время на мой скромный труд.
P.S. Если нужны более высокие частоты то имеет смысл применить чип-аттенюаторы (документация ссылка).
