Dauguma ryšių sistemų (žmogaus kalba, sonarinis aparatas, mikrobangų krosnelė, radijas, šoninis kirvis, šviesolaidis, vytos poros ir kt.) Yra paprasčiausiai aprašytos taip:

Siųstuvo galia
Transmisijos kelio pablogėjimas
Imtuvo jautrumas (galia)

Todėl visiškai natūralu, kad ryšių inžinieriai naudoja vienetų ir matavimų sistemą, leidžiančią šiuos tris elementus lengvai apibrėžti ir apskaičiuoti.

Atkreipkite dėmesį, kad siųstuvo galia ir imtuvo jautrumas yra absoliutūs galios lygiai (pvz., Vatais arba dBm), o perdavimo kelio pablogėjimas yra santykinė vertė (pvz., Signalo sumažėjimas% arba dB), kuri paprastai nepriklauso nuo realaus galios lygio. Kelio degradaciją gali lemti įvairių veiksnių, tokių kaip silpnėjimas ir dispersija, derinys. Nekalštinimo faktoriai, tokie kaip sklaida, dažnai apibendrinami kaip paprasta „lygiaverčio nuostolio“ bausmė, todėl jie gali būti traktuojami vienodai,

Tam tikslui priimta universali matavimo sistema yra decibelas, kuris yra logaritminis vienetas. Dešimtainis vienetas leidžia šiuos 3 sistemos parametrus lengvai apskaičiuoti sudėjus ir atimant, o ne dauginant ir dalijant.

Pavyzdys
Kaip tai palengvina skaičiavimą, parodyta optinio pluošto perdavimo sistemos pavyzdyje:

Absoliutūs galios lygiai šiame pavyzdyje yra išreikšti dBm ir paprastai nurodo įvesties ir išėjimo galios lygius. „M“ nurodo naudojamą atskaitos lygį, šiuo atveju mW (milio vatus).

Etaloninis optinių sistemų lygis paprastai yra 1 mW, nes absoliuti siųstuvo galia dažnai yra apie šį galios lygį, todėl tai yra patogus taškas. 0 dBm vertė yra 1 mW.

Pažvelkime į tipiškos sistemos leistiną nuostolių biudžetą:

Leistinas blogėjimas arba nuostolių biudžetas: -4 -27 = 23 dB.
Atminkite, kad „praradimas“ iš tikrųjų reiškia „neigiamas“, todėl 23 dB praradimas reiškia –23 dB leistiną nuostolį.
(Neigiami nuostoliai būtų pelnas)

Signalo slopinimas šiame pavyzdyje yra apibrėžtas dB vienetais ir paprastai nurodo perdavimo kelio nuostolius (prarastas perdavimo kelias).

Pažvelkime į faktinio 3 pluošto ilgio praradimą:

Taigi apskaičiuotas visos jungties perdavimo pablogėjimas yra 7.3 + 4.8 + 6.9 = 19 dB

Todėl atsarginės sistemos atsarga -19 - (-23) = 4 dB
Šiame pavyzdžio sistemoje, jei bendras perdavimo nuostolis yra 19 dB, tada atsarginės sistemos atsarga yra 4 dB.

Tačiau reikia atsižvelgti į galios ir nuostolių matavimo neapibrėžtis. Tarkime, kad bandymo tikslumas yra plius arba minus 0.41 dB dB (pvz., 10%) kiekvienam iš 2 absoliučios galios matavimų ir kiekvienam iš 3 nuostolių matavimų, tai yra 5 daugybė 0.41 dB neapibrėžtumo. Čia matematika šiek tiek gaunama sudėtinga, nes dB neapibrėžtumas ne tik prideda, bet ir bet kokiu atveju tiesinius neapibrėžtis lengviausia pridėti taikant efektinį metodą.

Čia yra neteisingų ir teisingų matematikos rezultatų santrauka:

Neteisinga! Neapibrėžtis = 5 x 0.41 dB = 2.05 dB
Neteisinga! Neapibrėžtis = "5 x .41 dB rms" = 0.92 dB (nelabai toli)
Neteisinga! Neapibrėžtis = 5 x 10% = 50% = 1.76 dB
Teisingai! Neapibrėžtis = "5 Xms x 10%" = 22.4% = 0.88 dB
Taigi šiuo atveju tikroji sistemos paklaida, ištaisyta atsižvelgiant į šią matavimo neapibrėžtį, yra 4 - 0.88 = 3.12 dB

Atminkite, kad yra keletas būdų, kaip „teisingai“ apskaičiuoti neapibrėžtį. Naujausia yra Welch-Satterthwaite lygtis, tačiau ji yra sudėtingesnė ir už šio straipsnio ribų. Jis naudojamas kalibravimo laboratorijose ir gali sukelti šiek tiek mažesnes neapibrėžties vertes. Čia parodytas tradicinis RMS metodas yra lengviau suprantamas ir yra gana tinkamas daugeliui tikslų.

Šiuo atveju dėl matavimo neapibrėžties išmatuotas skirtumas nuo 3.12 iki 4.88 yra iš tikrųjų nedidelis, pvz., Jis gali būti geras arba blogas.

Taigi bandymo tikslumas yra svarbus norint sumažinti matavimo neapibrėžtį. Pagerėjęs bandymo tikslumas lemia didesnį priėmimo kriterijų kintamumą. Pvz., Leistinas išmatuotas 3.12 dB skirtumas pirmiau nurodytu atveju būtų nepriimtinas, jei bandymo neapibrėžtis būtų didesnė ir dėl to padidėtų pertvarkymas.

„DBm“ vieneto apibrėžimas:

Jei P2 nėra fiksuotas, tai dar vadinama „decibelų (arba dB) apibrėžimu“.
Keletas pavyzdžių verčių:

Santykiniams dB matavimams P2 vartotojas nustato savavališkai:

Kiek man reikia dBm / dB matavimo skiriamosios gebos?
Skaitikliai tiekiami su skiriamąja geba nuo 0.1 iki 0.001 dB / dBm, o kainų skirtumai atitinka:

0.001 dBm / dB skiriamoji geba kartais gali būti naudinga kruopščiai kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis, tačiau net ir esant tokiai situacijai, labai sunku panaudoti tokią didelę skiriamąją gebą.

0.1 dB raiškos gali nepakakti. Šis našumas dažnai yra tinkamas absoliučiosios galios lygiams išmatuoti, tačiau negali pakankamai tiksliai išmatuoti jungties ar sujungimo nuostolių, nes matavimo neapibrėžtis yra didesnė už tikėtiną bandymo vertę. Neapibrėžtis turi būti didesnė kaip ± 0.14 dB (pvz., ± 1 skaitmuo, matuojant 2).

0.01 dB (0.23%) skiriamoji geba yra ideali daugeliui darbų su pluošto sistemomis. Dėl šios priežasties Kingfisher prietaisai paprastai suteikia 0.01 dB skiriamąją gebą.

DBm matavimo neapibrėžties apskaičiavimas
Norint apskaičiuoti bendrą matavimo neapibrėžtį, naudingos šios taisyklės:

Linijinį neapibrėžtį galima pridėti naudojant įprastą RMS metodą. Pavyzdžiui, 3% 4%, 3% ir 2% 42 neapibrėžtys yra = √ (32 + 22 + 5.4) = 9% (ne XNUMX%).
Tačiau dBm / dB neapibrėžties vertės turi būti perskaičiuotos į linijines vertes ir po to apskaičiuojamos naudojant aukščiau pateiktą metodą.
Praktiškai šio nepatogumo dažnai galima išvengti naudojant „decibelų matematikos“ nykščio taisyklę:

Jei 2nd didžiausia logaritminė vertė yra mažesnė nei 80% didžiausios vertės, neapibrėžtis artima didžiausiai vertei.
Jei didžiausia 2nd reikšmė viršija 80% didžiausios vertės, kombinuoto skaičiaus aukščiausią vertę padauginkite iš 1.4.

Praktinėse situacijose vienas ar du netikrumo skaičiai yra linkę dominuoti kituose. Štai keletas pavyzdžių:
Trys skirtingos 0.3 dB, 0.2 dB, 0.1 dB neapibrėžties vertės suteikia bendrą 0.35 dB neapibrėžtį. Klaida ignoruojant mažesnes reikšmes yra tik 0.05 dB.
Dvi panašios 0.3 ir 0.29 dB neapibrėžties vertės suteikia bendrą 0.39 dB neapibrėžtį. Apytikslis skaičius yra 0.42 dB, išbrauktas tik 0.03 dB.
Penkios skirtingos 0.4, 0.2, 0.1,, 0.09, 0.05 dB neapibrėžties vertės suteikia bendrą 0.42 dB neapibrėžtį. Tai yra 0.02 dB tikslumu nuo apytikslio 0.4 dB skaičiaus.

dB vidurkis

Telekomunikacijų pramonėje jungčių silpnėjimas paprastai apskaičiuojamas vidutiniškai įvertinant dvikryptį matavimą. Tam yra įvairių priežasčių, tačiau svarbiausios praktinės priežastys yra tai, kad šis metodas pašalina skaitiklio kalibravimo klaidas ir sumažina šaltinio dreifo poveikį. Tai, žinoma, yra paprastas dalykas, tačiau paslėptas trūkumas yra tas, kad matematiškai neteisinga tokiu būdu elgtis su logaritminiais ar dB vienetais. Teisingas metodas yra pirmiausia konvertuoti į linijinį, tada vidutinį ir galiausiai konvertuoti atgal į dB. Daugiau informacijos šia tema galite rasti „Kingfisher“ taikymo pastaboje A14, „Attenuation Measurement Precision“ gerinimas

Elektrooptinė konversija:
Optiniai signalai paprastai paverčiami elektros srove, kuri išmatuojama kaip įtampa per rezistorių (trans-varžos stiprintuve).
Rezistoriaus išsklaidyta elektros energija didėja kartu su įtampos kvadratu.
Taigi optinio imtuvo galia taip pat didėja kartu su optinio signalo kvadratu.

Taigi dirbant voltais santykiai apibrėžiami taip: