π型アッテネータ計算機

π型アッテネータ（減衰器）とは？

アッテネータ（Attenuator）は、信号の振幅を適切なレベルに下げるための受動回路です。アンプの入力レベル調整、測定器の保護、そして最も重要な用途としてインピーダンス整合（マッチング）の改善に使用されます。

Pi (π) 型 vs T型

抵抗減衰器には主に「π型」と「T型」の2種類があります。

• π型 (Pi Pad)： 1つの直列抵抗(R2)と2つの並列抵抗(R1)で構成され、回路図がギリシャ文字の「π」に見えることから名付けられました。高周波回路においては、接地（グランド）への接続が容易で寄生インダクタンスを抑えやすいため、T型よりも好まれることがあります。
• T型 (T Pad)： 2つの直列抵抗と1つの並列抵抗で構成され、「T」の形をしています。

計算理論

減衰量 $A_{dB}$ から、係数 $K$ を以下のように定義します。

K = 10^{(A_{dB}/20)}

各抵抗値は以下の定数式で導き出されます。

R_{shunt} (R1) = Z_0 \left( \frac{K+1}{K-1} \right)

R_{series} (R2) = Z_0 \left( \frac{K^2-1}{2K} \right)

設計と実装のヒント

• 電力耐性： アッテネータは信号のエネルギーを熱として消費します。大きな電力を扱う場合は、各抵抗器の定格電力（ワット数）に十分な余裕を持たせる必要があります。特に減衰量が大きい場合、入力側のシャント抵抗(R1)に大きな負荷がかかります。
• 高周波特性： GHz帯域では、カーボン抵抗や巻線抵抗は使用できません。高周波特性の良い薄膜チップ抵抗を使用し、パターンの設計にも注意が必要です。
• 整合用パッド： 3dBや6dBのアッテネータを「パッド」として回路間に挿入することで、前後の回路のインピーダンス不整合による反射波を吸収し、安定動作させることができます。