Tパッド

Tパッドは、電子回路における特定のアッテネータ回路の一種であり、回路のトポロジーが文字「T」の形に形成されている。

アッテネータは、電子機器において信号レベルを下げるために使用されます。音響学になぞらえて、信号を減衰させる効果があることから、パッドとも呼ばれます。アッテネータは、動作対象帯域内のすべての周波数を均等に減衰させるフラットな周波数特性を持ちます。アッテネータはアンプとは逆の役割を果たします。アッテネータ回路の構成は、通常、シンプルなフィルタ回路のいずれかに準拠します。ただし、必要な周波数特性が単純であるため、フィルタのように複雑な回路は必要ありません。

回路は、使用する伝送線路の形状に応じて、平衡型または不平衡型のいずれかである必要があります。無線周波数アプリケーションでは、同軸ケーブルのように不平衡型がよく使用されます。オーディオおよび電気通信では、ツイストペアケーブルのように平衡型回路が通常必要となります。Tパッドは本質的に不平衡回路です。しかし、直列抵抗の半分をリターンパスに配置することで平衡回路に変換できます。このような回路はHセクション、またはセリフ体の「I」の形をしていることからIセクションと呼ばれます。

減衰器は、一方のポートに発生器が接続され、もう一方のポートに負荷が接続された2ポートネットワークの一種です。以下のすべての回路では、発生器と負荷のインピーダンスは純粋に抵抗性であると仮定し（必ずしも等しいとは限りません）、減衰器回路はこれらに完全に整合する必要があるものとします。これらのインピーダンスに使用される記号は次のとおりです。

${\displaystyle Z_{1}\,\!}$発電機のインピーダンス

${\displaystyle Z_{2}\,\!}$負荷のインピーダンス

インピーダンスの一般的な値は、通信およびオーディオでは600Ω、ビデオおよびダイポールアンテナでは75Ω 、RFでは50Ωである。

電圧伝達関数Aは、

${\displaystyle A={\frac {V_{\mathrm {アウト} }}{V_{\mathrm {イン} }}}}$

これの逆数は減衰器の損失Lであるが、

${\displaystyle L={\frac {V_{\mathrm {in} }}{V_{\mathrm {out} }}}}$

減衰値は通常、減衰器に損失L _{dB （}デシベル（dB）単位）として表示されます。Lとの関係は次のとおりです。

${\displaystyle L_{\mathrm {dB} }=20\log L\,\!}$

減衰器の一般的な値は、3dB、6dB、10dB、20dB、40dBです。

しかし、損失をネーパーで表す方が便利な場合が多い。

${\displaystyle L=e^{\gamma }\,}$

どこ${\displaystyle \gamma \,}$減衰量はネーパーで表されます（1ネーパーは約8.7dBです）。

減衰器の素子の抵抗値は、イメージパラメータ理論を用いて計算できます。ここでの出発点は、図2のLセクションのイメージインピーダンスです。入力のイメージインピーダンスは、

${\displaystyle Z_{\mathrm {iT} }={\sqrt {Z^{2}+{\frac {Z}{Y}}}}$

そして出力の像アドミタンスは、

${\displaystyle Y_{\mathrm {i\Pi } }={\sqrt {Y^{2}+{\frac {Y}{Z}}}}$

Lセクションをイメージインピーダンスで終端した場合の損失は、

${\displaystyle L_{\mathrm {L1} }={\sqrt {Z_{\mathrm {iT} }Y_{\mathrm {i\Pi } }}}\ e^{\gamma _{\mathrm {L} }}}$

ここで、画像パラメータ透過関数γL_は次のように与えられる。

${\displaystyle \gamma _{\mathrm {L} }=\sinh ^{-1}{\sqrt {ZY}}}$

このL字型部分の逆方向への損失は、次式で与えられる。

${\displaystyle L_{\mathrm {L2} }={\sqrt {Z_{\mathrm {i\Pi } }Y_{\mathrm {iT} }}}\ e^{\gamma _{\mathrm {L} }}}$

アッテネータの場合、ZとY は単純な抵抗であり、γ はネーパーでイメージパラメータ減衰 (つまり、イメージインピーダンスで終端したときの減衰) になります。AT パッドは、図 3 に示すように、2 つの L セクションを背中合わせにしたものと考えることができます。最も一般的には、ジェネレータと負荷のインピーダンスは等しく、Z ₁ = Z ₂ = Z ₀となり、対称 T パッドが使用されます。この場合、平方根内のインピーダンス整合項はすべて相殺され、

${\displaystyle L_{\mathrm {T} }=L_{\mathrm {L1} }L_{\mathrm {L2} }=e^{2\gamma _{\mathrm {L} }}=e^{\gamma _{\mathrm {T} }}\,}$

ZとYを対応する抵抗器に置き換えると、

${\displaystyle \gamma _{\mathrm {T} }=2\gamma _{\mathrm {L} }=2\sinh ^{-1}{\sqrt {\frac {R_{1}}{2R_{2}}}}\,}$

${\displaystyle Z_{0}={\sqrt {{R_{1}}^{2}+2R_{1}R_{2}}}}$

これらの式は、非対称な場合にも容易に拡張できる。

上記の式は、与えられた抵抗値を持つ減衰器のインピーダンスと損失を求めるものです。設計において通常求められるのは逆で、与えられたインピーダンスと損失に対する抵抗値です。これらは、上記の最後の 2 つの式を転置して代入することで求めることができます。

${\displaystyle R_{1}=Z_{0}\tanh \left({\frac {\gamma _{\mathrm {T} }}{2}}\right)}$

${\displaystyle R_{2}={\frac {{Z_{0}}^{2}-{R_{1}}^{2}}{2R_{1}}}}$

• Πパッド
• Lパッド

• Matthaei、Young、Jones、「マイクロ波フィルタ、インピーダンス整合ネットワーク、および結合構造」、pp.  41–45、4McGraw-Hill、1964年。
• レディフォン・ラジオ・ダイアリー、1970年、49～60ページ 、ウィリアム・コリンズ・サンズ社、1969年。