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アッテネーター(減衰器)って何?原理や使い方を紹介!

2023.10.11更新

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この記事を書いた人

機電系専門ライター Div.長谷川

長谷川

FREE AID編集部 機電系専門ライター Div.
アナログ回路設計・営業を経験した後ライター&ディレクターとして独立。
電気電子・ITジャンルを得意とし、正確で分かりやすい情報の発信を行っています。

電気信号を調整するため、よく使われるアッテネーター。なんとなく使っているものの、意外と特徴を知らない方は多いのではないでしょうか。そこで本記事では、アッテネーターの構造や用途など、基本的な情報についてお伝えします。

アッテネーターとは

引用:コイズミ無線有限会社

アッテネーターは減衰器とも呼ばれ、抵抗によって電気信号を弱めるために使うデバイスのことを指します。ただの抵抗とは異なり「減衰率を変えてもインピーダンスが保たれる」のが大きな特徴です。

また、アッテネーターは交流信号で使われることも想定しているため、幅広い周波数にわたって一定のインピーダンスを有しています。もちろん限界はありますが、周波数を気にせず気軽に使えるのも強みだといえるでしょう。

アッテネーターの構造

アッテネーターは、抵抗器を直列・並列に組み合わせたシンプルな構造でできています。T字とπ字に抵抗器を配置した二種類の回路が使われており、それぞれT型とπ型のアッテネーターと呼ばれています。抵抗の分圧比によって減衰量が決まるため、内部回路を見れば簡単に原理が理解できるでしょう。

減衰量は各抵抗の抵抗値の比率によって決まるので、アッテネーターの抵抗を変えれば減衰量を変化させることが可能です。実際に、ツマミで抵抗値を切り替え、減衰量を調整できる「ステップアッテネーター」が数多く販売されています。

ちなみに、信号品質を保つため、アッテネーターは特性インピーダンスが50Ω、75Ωなどとなるように注意して設計されています。選定時には送受信機や伝送線路の特性インピーダンスに合った製品を選びましょう。

dB(デシベル)表記の意味

アッテネーターは、機器の性能(減衰量)をdB(デシベル)という単位で示しています。アッテネーターの性能が理解しやすくなるよう、デシベルの意味についても解説しておきましょう。デシベルとは、「ベル」という単位の1/10を指す言葉です。ベルはグラハム・ベルによって開発された単位で、電力の減衰量を分かりやすく示すために開発されました。

電力の減衰量は1/10、1/100といった形で非常に大きな数字になるため、表記が複雑になりがちです。そのため、減衰量の常用対数(底を10にした対数)をベルと呼ぶことで、1/10が-1ベル、1/100が-2ベルといった形となり、減衰量が簡単に表示できるようになったのです。

ただ、ベルという単位では10倍、1/10よりも小さな変化を扱う際、1ベル以下となって表記しづらくなります。そのため、より細かな差も表現しやすいデシベルが一般的に使われるようになっています。このことから、アッテネーターの表記が-10dBなら1/10、-20dBなら1/100といった減衰量を持っているので、機器選定時の参考にしてください。

アッテネーターの用途

抵抗による信号の減衰は分野を問わず使われていますが、アッテネーターは無線通信とオーディオ用途で使われる場合が特に多いです。他の用途も合わせて紹介します。

無線・オーディオの出力調整

無線通信やオーディオでは、受信した信号を適切なレベルに減衰させるほか、複数のスピーカーの音量を調節する(一部のスピーカーのみ音を出さない)用途で使われます。アッテネーターは信号を減衰するだけなので、逆に信号が弱い場合は「ブースター(増幅器)」を使います。

無線通信やオーディオ機器を使う際、音を正確に聴くには信号の強さを適切に保たなければなりません。信号が弱すぎるのは論外ですが、強すぎてもスピーカーの最大出力を超えてしまい、信号が歪んで音質が悪化する原因になります。もちろん、送信元の段階で信号強度を抑えればアッテネーターは必要なくなります。しかし、その場合は伝送中にノイズが入ってSN比が悪化するため、信号品質が低下するという問題が発生します。

一方、受信側でアッテネーターを使う形式であれば、信号とノイズ、両方の信号強度が減衰しSN比を高く保てるので、この方式が一般的に採用されています。ちなみに、音声を扱う用途では、信号の歪みが音質として顕著に現れるため、無誘導抵抗を使って周波数による抵抗値の変化を最小限に抑えるのが一般的です。

計測器の入出力

計測器では、入力信号を機器の感度に合わせるため、ほとんどの計測器にアッテネーターが内蔵されています。また、シグナルジェネレータなど計測器からの出力を機器に入れる場合でも、SN比を高めるため、機器の近傍にアッテネーターを入れることがあります。

回路のインピーダンス変換

交流信号を伝送する際、接続する機器同士の特性インピーダンスが異なると、信号品質が悪化して正しく通信できない場合があります。そんな時は、アッテネーターを間に入れることでインピーダンスの不整合を解消できます。アッテネーターは抵抗値を調整することで、入出力の特性インピーダンスを変えることが可能です。そのため、簡易的なインピーダンス変換器として機能するのです。

まとめ

今回は、アッテネーターのことを知りたい方に向けて、基本的な機能や構造、用途などをお伝えしました。アッテネーターは抵抗器を組み合わせ、信号を減衰させる装置のことを指します。減衰率や周波数によらず一定の特性インピーダンスを持つのが特徴で、信号品質を保ちながら信号を減衰できることから、オーディオや無線通信などで使われています。

一口にアッテネーターといっても用途などに合わせて多くの製品が販売されているため、使用する際はしっかり比較して選定することをおすすめします。

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