A legtöbb kommunikációs rendszert (emberi beszéd, szonár, mikrohullámú, rádió, koaxiális, száloptika, sodrott pár stb.) Egyszerűen a következők írják le:

Adó teljesítmény
Átviteli út romlása
Vevő érzékenysége (teljesítmény)

Ezért teljesen természetes, hogy a kommunikációs mérnökök egységek és mérések rendszerét használják, amely lehetővé teszi e három elem könnyű meghatározását és kiszámítását.

Vegye figyelembe, hogy az adóteljesítmény és a vevő érzékenysége abszolút teljesítményszintek (pl. Watt vagy dBm), míg az átviteli út romlása egy relatív érték (pl.% -Os jelcsökkentés vagy dB), amely általában független a ténylegesen alkalmazott teljesítményszinttől. Az út lebomlása számos tényező kombinációját vonhatja maga után, például a csillapítást és a diszperziót. A csillapítás nélküli tényezőket, például a diszperziót gyakran egyszerű "egyenértékű veszteség" -büntetésként foglalják össze, tehát ugyanúgy kezelhetők,

Az erre a célra elfogadott univerzális mérési rendszer a Decibel, amely logaritmikus egység. A decibel egység lehetővé teszi ezen 3 rendszer paramétereinek egyszerű kiszámítását összeadással és kivonással, a szorzás és osztás helyett.

Példa
Hogy ez a számítás egyszerűvé teszi, az optikai szálas átviteli rendszer egyik példája mutatja:

Az abszolút teljesítményszintek ebben a példában dBm-ben vannak kifejezve, és általában a bemeneti és a kimeneti teljesítményszintekre vonatkoznak. Az „m” az alkalmazott referenciaszintre vonatkozik, ebben az esetben mW (milli Watt).

Az optikai rendszerek referenciaszintje általában 1 mW, mivel az adó abszolút teljesítménye gyakran körülbelül ezen a teljesítményszintnél van, és ez kényelmes megállapítási pontot jelent. Az 0 dBm értéke 1 mW.

Nézzük meg egy tipikus rendszer megengedett veszteségköltségvetését:

Megengedhető romlás vagy veszteség költségvetés: -4 -27 = 23 dB.
Vegye figyelembe, hogy a "veszteség" valóban "negatív" -ot jelent, tehát az 23 dB vesztesége -23 dB megengedhető veszteséget jelent.
(A negatív veszteség nyereség lenne)

A jel csillapítását ebben a példában dB-egységekben határozzuk meg, és általában az átviteli út veszteségekre utalnak (veszteséges átviteli út)

Nézzük meg az összekapcsolt 3 tényleges szálhossz elvesztését:

Tehát a teljes kapcsolat számított átviteli romlása 7.3 + 4.8 + 6.9 = 19 dB

Ezért tartalék rendszer tartalék -19 - (-23) = 4 dB
Ebben a példarendszerben, ha a teljes átviteli veszteség 19 dB, akkor a tartalék rendszer margin 4 dB.

Ugyanakkor bizonyos mértékig figyelembe kell venni az energia és veszteség mérésének bizonytalanságait. Tegyük fel, hogy a teszt pontossága plusz vagy mínusz 0.41 dB dB (pl. 10%) a 2 abszolút teljesítménymérés és a 3 veszteségmérés mindegyikéhez, akkor ez 5 sok 0.41 dB bizonytalanság, Itt kap a matematika egy kicsit nehéz, mivel a dB bizonytalanságok nem csak összeadódnak, és a lineáris bizonytalanságok mindenesetre legkönnyebben effektív módszerrel adhatók hozzá.

Itt található a helytelen és a helyes matematikai eredmények összefoglalása:

Rossz! Bizonytalanság = 5 x 0.41 dB = 2.05 dB
Rossz! Bizonytalanság = "5 x .41 dB effektív értéke" = 0.92 dB (nem túl messze)
Rossz! Bizonytalanság = 5 x 10% = 50% = 1.76 dB
Jobb! Bizonytalanság = "5 effektív értéke x 10%" = 22.4% = 0.88 dB
Tehát ebben az esetben a mérési bizonytalansághoz korrigált tényleges rendszermargó 4 - 0.88 = 3.12 dB

Vegye figyelembe, hogy van néhány módszer a bizonytalanság helyes kiszámítására. A legfrissebb a Welch-Satterthwaite egyenlet, azonban ez bonyolultabb és túlmutat e cikkben. Kalibráló laboratóriumokban használják, és valamivel kisebb bizonytalansági értékeket eredményezhet. Az itt bemutatott hagyományos RMS módszer könnyebben megérthető, és a legtöbb célra elégséges.

Ebben az esetben a mérési bizonytalanság miatt az 3.12 – 4.88 közötti mért különbség valójában marginális, pl. Lehet jó vagy rossz.

Tehát a teszt pontossága fontos a mérési bizonytalanság csökkentése érdekében. A jobb teszt pontosság közvetlenül eredményezi az elfogadási kritériumok nagyobb variabilitását. Például a fenti esetben az 3.12 dB megengedett mért tartománya nem lenne elfogadható, ha a teszt bizonytalansága nagyobb, ami megnövekedett átdolgozást eredményez.

A dBm egység meghatározása:

Ha a P2 nincs rögzítve, akkor ezt 'decibel (vagy dB) meghatározásnak is nevezik.
Néhány mintaérték:

A relatív dB méréseknél a P2-et a felhasználó tetszőlegesen határozza meg:

Mennyi dBm / dB mérési felbontásra van szükségem?
A mérők az 0.1-től az 0.001 dB / dBm-ig terjedő felbontással kaphatók, a költségkülönbségek megegyeznek:

Az 0.001 dBm / dB felbontás időnként hasznos lehet gondosan ellenőrzött laboratóriumi körülmények között, azonban még ebben a helyzetben is nagyon nehéz kihasználni ezt a nagy felbontást.

Lehet, hogy az 0.1 dB felbontása nem elegendő. Ez a teljesítmény gyakran elegendő az abszolút teljesítményszint mérésére, de nem képes megfelelő pontossággal megmérni a csatlakozó vagy az összekötő veszteséget, mivel a mérési bizonytalanság nagyobb, mint a várt tesztérték. A bizonytalanságnak meg kell haladnia a ± 0.14 dB értéket (pl. ± 1 számjegy, az 2 méréseknél).

Az 0.01 dB (0.23%) felbontás ideális a szálas rendszerekkel végzett legtöbb munkához. Ez az oka annak, hogy a Kingfisher műszerek általában 0.01 dB felbontást biztosítanak.

A dBm mérési bizonytalanság kiszámítása
A teljes mérési bizonytalanság kiszámításához a következő szabályok hasznosak:

A lineáris bizonytalanság hozzáadható a szokásos RMS módszer alkalmazásával. Például az 3%, 4% és 3% 2 bizonytalanságai összesen, = √ (42 + 32 + 22) = 5.4% (nem 9%).
A dBm / dB bizonytalansági értékeket azonban lineáris értékekké kell konvertálni, majd a fenti módszer alkalmazásával átlagolni.
A gyakorlatban ezt a kellemetlenséget gyakran el lehet kerülni egy "decibel matematikai" hüvelykujjszabály használatával, az alábbiak szerint:

Ha az 2nd legmagasabb logaritmikus értéke kevesebb, mint a legmagasabb érték 80% -a, akkor a bizonytalanságot hozzá kell adni a legnagyobb értékhez.
Ha az 2nd legmagasabb érték meghaladja a legmagasabb érték 80% -át, szorozzuk meg a legmagasabb értéket az együttes szám 1.4 értékével.

Gyakorlati helyzetekben egy vagy két bizonytalansági alak uralja a többieket. Íme néhány példa:
Az 0.3 dB, 0.2 dB, 0.1 dB három különböző bizonytalansági értéke együttesen adja meg az 0.35 dB bizonytalanságot. Az alacsonyabb értékek figyelmen kívül hagyásának hibája csak az 0.05 dB.
Az 0.3 és az 0.29 dB két hasonló bizonytalansági értéke együttesen adja meg az 0.39 dB bizonytalanságot. A becsült érték 0.42 dB, csak az 0.03 dB értékkel ki.
Öt különböző bizonytalansági érték az 0.4, 0.2, 0.1,, 0.09, 0.05 dB kombinált 0.42 dB bizonytalanságot eredményez. Ez az 0.02 dB-en belül van az 0.4 dB hozzávetőleges értékétől.

dB átlagolás

A távközlési iparban a kapcsolatok csillapítását általában egy kétirányú mérés átlagolásával számítják ki. Különféle okok adhatók erre, de a legfontosabb gyakorlati okok az, hogy ez a módszer kiküszöböli a mérő kalibrálási hibáit és minimalizálja a forrás eltolódásának hatásait. Ez természetesen egyszerű dolog, azonban a rejtett hiba az, hogy matematikailag helytelen, ha a logaritmikus vagy dB egységeket ilyen módon kezelik. A helyes módszer az, ha először konvertálnak lineárisra, majd átlagra, és végül konvertálják vissza dB-re. A témával kapcsolatos további információk a Kingfisher A14 alkalmazási megjegyzésében találhatók, A csillapítás mérési pontosságának javítása

Elektro-optikai átalakítás:
Az optikai jeleket rendszerint elektromos árammá alakítják, amelyet ezután ellenálláson keresztüli feszültségként mérnek (transz-impedancia erősítőben).
Az ellenállás által elosztott villamos energia megemelkedik a feszültség négyzetével.
Tehát az optikai vevőkészülék teljesítménye megemelkedik az optikai jel négyzetével.

Tehát ha voltban dolgozik, a kapcsolatot a következőképpen kell meghatározni: