Очень часто новички сталкивается с таким понятием, как децибел. Многие из них интуитивно догадываются, что это такое, но у большинства до сих пор возникают вопросы.

Что такое децибел?

Относительные логарифмические единицы Белы (децибелы) широко используются при количественных оценках параметров различных аудио, видео, измерительных устройств. Физическая природа сравниваемых мощностей может быть любой — электрической, электромагнитной, акустической, механической, — важно лишь, чтобы обе величины были выражены в одинаковых единицах — ваттах, милливаттах и т. п. Бел выражает отношение двух значений энергетической величины десятичным логарифмом этого отношения, причем под энергетическими величинами понимаются: мощность, энергия.

Кстати, эта единица получила свое название в честь Александра Белл (1847 – 1922) – американского ученого шотландского происхождения, основоположника телефонии, основателя всемирно известных компаний AT&T и “Bell Laboratories”. Еще интересно напомнить, что во многих современных мобильных телефонах (смартфонах) обязательно есть выбираемый звук звонка (оповещения), так и называемый “bell”. Впрочем, Бел относится к единицам, не входящим в Международную систему единиц (СИ), но в соответствии с решением Международного комитета мер и весов допускается к применению без ограничений совместно с единицами СИ. В основном применяется в электросвязи, акустике, радиотехнике.

Формулы для вычисления децибелов

Бел (Б) = lg (P2/P1)

где

P1 – мощность до усиления, Вт

P2 – мощность после усиления или ослабления, Вт

На практике, оказалось, что удобнее пользоваться уменьшенным в 10 раз значением Бел, т.е. децибел, поэтому:

дециБел (дБ) = 10 * lg(P2/P1)

Усиление или ослабление мощности в децибелах выражается формулой:

где

NдБ – усиление, либо ослабление мощности в децибелах

P1 – мощность до усиления, Вт

P2 – мощность после усиления или ослабления, Вт

Значения Бел, децибел могут быть со знаком “плюс”, если P2 > P1 (усиление сигнала)  и со знаком “минус”, если P2 < P1 (ослабление сигнала)

Во многих случаях, сравнение сигналов путем измерения мощностей может быть неудобным или невозможным – проще измерить напряжение или ток.В этом случае, если мы сравниваем напряжения или токи, формула примет уже другой вид:

где

NдБ – усиление, либо ослабление мощности в децибелах

U1 – это напряжение до усиления, В

U2  – напряжение после усиления, В

I1 – сила тока до усиления, А

I2 – сила тока после усиления, А

Вот небольшая табличка, в которой приведены основные отношения напряжений и соответствующее число децибел:

Дело в том, что операции умножения и деления над числами в обычном базисе, заменяются операциями сложения и вычитания в логарифмическом базисе. Например, у нас есть два каскадно-включенных усилителя с коэффициентами усиления K1 = 963 и K2 = 48. Какой общий коэффициент усиления? Правильно – он равен произведению K = K1 * K2. Вы можете в уме быстро вычислить 963*48? Я – нет. Я могу прикинуть K = 1000*50 = 50 тыс., не более. А, если нам известно, что K1 = 59 дБ и K2 = 33 дБ, то К = 59+33 = 92 дБ – сложить было не трудно, надеюсь.

Впрочем, актуальность таких вычислений было велика в эпоху, когда ввели понятие Бел и когда не было не то, что айфонов, но и электронных калькуляторов.  Сейчас же достаточно открыть калькулятор на ваших гаджетах и быстренько посчитать , что есть что. Ну и чтобы не париться каждый раз при переводе дБ в разы, удобнее всего найти в интернете онлайн-калькулятор. Да хотя бы вот.

Закон Вебера-Фехнера

Почему именно децибелы? Все исходит от закона Вебера-Фехнера, который говорит нам, что интенсивность ощущения человеческих чувств прямо-пропорциональна логарифму интенсивности какого-либо раздражителя.

Так светильник, в котором восемь лампочек, кажется нам настолько же ярче светильника из четырёх лампочек, насколько светильник из четырёх лампочек ярче светильника из двух лампочек. То есть количество лампочек должно увеличиваться  каждый раз вдвое, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. То есть если добавить к нашим 32 лампочкам на графике еще одну лампочку, то мы даже и не заметим разницы. Для того, чтобы для нашего глаза была заметна разница, мы должны к 32 лампочкам добавить еще 32 лампочки, и т.д. Или иными словами, для того, чтобы нам казалось, что наш светильник плавно набирает яркость, нам надо зажигать вдвое больше лампочек каждый раз, чем было предыдущее значение.

Поэтому децибел действительно удобнее в некоторых случаях, так как сравнивать две величины намного проще в маленьких цифрах, чем в миллионах и миллиардах. А так как электроника – это чисто физическое явление, то и децибелы не обошли ее стороной.

Децибелы и АЧХ усилителя

Как вы помните в  прошлом примере с ОУ, у нас неинвертирующий усилитель усиливал сигнал в 10 раз. Если посмотреть в нашу табличку, то это получается 20 дБ относительно входного сигнала. Ну да, так оно и есть:

Также в дБ на некоторых графиках АЧХ обозначают наклон характеристики АЧХ. Это может выглядеть примерно вот так:

На графике мы видим АЧХ полосового фильтра. Изменение сигнала +20 дБ на декаду (дБ/дек, dB/dec) говорит нам о том, что при каждом увеличении частоты в 10 раз, амплитуда сигнала возрастает на 20 дБ. То же самое можно сказать и про спад сигнала -20 дБ на декаду. При каждом увеличении частоты в 10 раз, у нас амплитуда сигнала будет уменьшаться на -20 дБ. Есть также похожая характеристика дБ на октаву (дБ/окт, dB/oct). Здесь почти все то же самое, только изменение сигнала происходит при каждом увеличении частоты в 2 раза.

Давайте рассмотрим пример. Имеем фильтр высоких частот (ФВЧ) первого порядка, собранного на RC-цепи.

Его АЧХ будет выглядеть следующим образом (кликните для полного открытия)

Нас сейчас интересует  наклонная прямая линия АЧХ. Так как у нее наклон примерно одинаковый до частоты среза  в -3дБ, то можно найти ее крутизну, то есть узнать, во сколько раз увеличивается сигнал при каждом увеличении частоты в 10 раз.

Итак возьмем первую точку на частоте в 10 Герц. На частоте в 10 Герц амплитуда сигнала уменьшилась на 44 дБ, это видно в правом нижнем углу (out:-44)

Умножаем частоту на 10 (декада) и получаем вторую точку в 100 Герц. На частоте в 100 Герц наш сигнал уменьшился приблизительно на 24 дБ

То есть получается за одну декаду у нас сигнал увеличился с -44  до -24 дБ на декаду. То есть наклон характеристики составил +20 дБ/декаду. Если +20 дБ/декаду перевести в дБ на октаву, то получится 6 дБ/октаву.

Достаточно часто, дискретные аттенюаторы (делители) выходного сигнала на измерительных приборах (особенно на генераторах) проградуированы в децибелах:0, -3, -6, -10, -20, -30, -40 дБ. Это позволяет быстро ориентироваться в относительном уровне выходного сигнала.

Что еще измеряют в децибелах?

Также очень часто в дБ выражают отношение сигнал-шум (signal-to-noise ratio, сокр.

где

Uc – это эффективное значение напряжения сигнала, В

Uш – эффективное значение напряжения шума, В

Чем выше значение сигнал/шум, тем более чистый звук обеспечивается аудиосистемой. Для музыкальной аппаратуры желательно, чтобы это отношение было не менее 75 дБ, а для Hi-Fi аппаратуры не менее 90 дБ. Не имеет значение физическая природа сигнала, важно, чтобы единицы были в одинаковых измерениях.

В качестве единицы логарифмического отношения двух одноимённых физических величин применяется также непер (Нп) — 1 Нп ~ 0,8686 Б. В основе лежит не десятичный (lg), а натуральный (ln) логарифм отношений. В настоящее время используется редко.

Во многих случаях, удобно сравнивать между собой не произвольные величины, а одну величину относительно другой, названной условно опорной (нулевой, базовой).В электротехнике, в качестве такой опорной или нулевой величины выбрано значение мощности равное 1 мВт выделяемое на резисторе сопротивлением 600 Ом.В этом случае, базовыми значениями при сравнении напряжений или токов станут величины 0.775 В или 1.29 мА.

Для звуковой мощности такой базовой величиной является 20 микроПаскаль (0 дБ), а порог +130 дБ считается болевым для человека:

Более подробно об этом написано в Википедии по этой ссылке.

Для случаев когда в качестве базовых значений используются те или иные конкретные величины, придуманы даже специальные обозначения единиц измерений:

dbW (дБВт) – здесь отсчет идет относительно 1 Ватта (Вт). Например, пусть уровень мощности составил +20 дБВт. Это значит что мощность увеличилась в 100 раз, то есть на 100 Вт.

dBm (дБм) – здесь у нас отсчет уже идет относительно 1 милливатта (мВт). Например, уровень мощности в +30дБм будет соответственно равен 1 Вт. Не забываем, что это у нас энергетические децибелы, поэтому для них будет справедлива формула

Следующие характеристики – это уже амплитудные децибелы. Для них будет справедлива формула

dBV (дБВ) – как вы догадались, опорное напряжение 1 Вольт. Например, +20дБВ даст – это 10 Вольт

От  дБВ также вытекают другие виды децибелов с разными приставками:

dBmV (дБмВ) – опорный уровень 1 милливольт.

dBuV (дБмкВ) – опорное напряжение 1 микровольт.

Здесь я привел наиболее употребимые специальные виды децибелов в электронике.

Децибелы используются и в других отраслях, где они также показывают отношение каких-либо двух измеряемых величин в логарифмическом масштабе.

При участии Jeer

При неудовлетворительном качестве связи пользователь не может совершить звонок, отправить сообщение или воспользоваться интернетом. Среди производителей принято измерять сигнал в dBm — децибелах. Они представляют собой логарифмическую единицу уровней, затуханий и усилений. Значение, выражаемое в децибелах, считается относительной величиной, как проценты или кратность. Для точного определения уровня сигнала в настройках телефона можно всегда посмотреть текущий показатель dBm.

Как измерить dBm на телефоне?

Самый простой способ определения мощности сигнала — проверка индикатора, отображающегося в строке уведомлений. Обычно он состоит из нескольких делений, позволяющих быстро оценить качество мобильной связи. Пять-четыре деления соответствуют отличному уровню приема, три — удовлетворительному, два — плохому, один — практически исчезающему, с высокой вероятностью обрыва соединения. Отсутствие делений означает невозможность совершения звонков или отправки сообщений.

Производителю телефона известно, сколько dBm приходится на каждый сегмент индикатора. Также эту информацию может узнать пользователь. Операционная система Android позволяет получить такую информацию без установки дополнительных приложений или совершения сложных действий. Нужно открыть «Настройки», выбрать раздел «О телефоне» и найти пункт «Общая информация». Здесь присутствует подраздел «Статус SIM», где будет отображено название сотового оператора, тип мобильной сети и текущее значение dBm:

  • -110 dBm — обрыв связи.
  • -105 dBm — связь на грани отключения.
  • -95 dBm — слабый уровень приема.
  • -85 dBm — уверенная связь.
  • -75 dBm — отличное качество приема сигнала.

Если нужно получить исчерпывающую информацию о качестве приема сотовой связи, рекомендуется воспользоваться сторонним приложением. Например, отличным вариантом является программа «Информация сигнала сети» (от разработчика KAIBITS). После запуска приложения на экране отображается наглядный график приема сигнала. При желании можно изменить визуализацию собираемой статистики или установить виджеты на главный экран. Кроме показателей dBm и ASU (подробности здесь), программа отображает код страны, статус роуминга и номер телефона.

Выводы

Благодаря значениям dBm или ASU можно достаточно точно определить качество сигнала. Уровень приема сотовой сети может изменяться в зависимости от местоположения пользователя и плотности городской застройки. Положительным фактором для качественной связи считается открытая местность или близкое расположение базовой станции сотового оператора. Если есть жалобы на некачественное соединение, рекомендуется проверить смартфон в сервисном центре, попробовать выбрать другого провайдера или попробовать усилить качество сигнала на телефоне.

Всем привет! Сегодня мы пообщаемся о мощности передатчика WiFi роутера. Зачастую при выборе маршрутизатора производители могут писать два значения: mW и dBm. При чем разные производители пишут по-разному. Перевести одно значение в другое достаточно просто и в интернете есть много калькуляторов. Можно просмотреть зависимость этих двух величин в таблице ниже.

Мощность передатчика Wi-Fi роутера: что такое dBm, mW, -dBm и dBi?

Как видите, чем больше мощность в dBm тем больше прирост в мВт. Например, если мы увеличим мощность всего на десять dBm, то и мВт вырастит в 10 раз. Но если показатель первого значения будет 20, то прирост второго уже будет 100.

Тут сразу встает вопрос, а если увеличить этот показатель в роутере, он будет бить дальше и лучше. И да, и нет. Дело в том, что расстояние, на которое будет бить луч радиоволны, действительно будет лететь дальше, но это только на открытом пространстве без массивных препятствий.

Именно поэтому если выкрутить на максимальную мощность, можно навредить своей же сети. Сигнал будет настолько сильный, что начнет частично отражаться от препятствий и создавать себе помехи. Также он будет создавать помехи соседским роутерам. Если разность мощности приёмника и передатчика будут слишком велики, то это может повлиять на чистоту передачи данных.

Содержание

Чувствительность приёмника

Этот показатель напрямую влияет на качество связи, как и мощность. Чувствительность, если говорить простым языком — это показатель, при котором приёмник может расшифровать слабый сигнал. Если чувствительность низкая, то приемник относительно слабый сигнал с шумами просто не сможет прочитать.

В результате роутеру придётся отправлять сигнал повторно. Тут нужно также брать во внимание шумы, естественное затухание, а также затухание от препятствий. К ним относятся стены, металлические конструкции и зеркала, которые могут полностью тушить сигнал. Чувствительность обычно имеет обозначение в -dBm и в программах пишется по-английски – RX Power. Там нужно смотреть на значение и чем оно выше тем лучше связь. Например, -30 dBm в несколько раз хуже чем -85 dBm.

Некоторые зададутся вопросом, а почему здесь стоит знак минус. Дело в том, что данная величина измеряется относительно мощности, но в отрицательном значении. Например, если мы увеличим мощность, то значение чувствительности увеличится, но в отрицательную сторону – как на картинке ниже.

Мощность передатчика Wi-Fi роутера: что такое dBm, mW, -dBm и dBi?

Но если вы когда-нибудь встретитесь с таблицами чувствительности и мощности маршрутизаторов, то вы можете заметить, что чувствительность будет падать от скорости передачи данных. Чем выше скорость передачи данных, тем ниже чувствительность. Давайте взглянем на пример таблицы снизу.

Мощность передатчика Wi-Fi роутера: что такое dBm, mW, -dBm и dBi?

Также вы можете заметить три буквы MCS, которые при расшифровке обозначают «Modulation and Coding Scheme». Если перевести дословно, то получится: «Кодированный схема с использованием модуляции». В общем это один из вариантов увеличить скорости передачи данных, когда на частотную радиоволны накладывается информационный сигнал. При этом может использоваться несколько антенн или для увеличения скорости, более широкий канал.

Например, большинство роутеров работают с MCS 15 на стандарте 802.11n. При этом чувствительность -75 dBm, а мощность 23 dBm. Скорость передачи данных может варьироваться от ширины канала. Если ширина будет 20 МГц, то скорость будет 150 Мбит в секунду. При задействовании канала в 40 Гц, скорость пропорционально вырастает в два раза.

Ширина канала

И тут к нам приходит новое понятие – ширина канала. Если вы когда-нибудь настраивали роутер, то могли заметить в разделе «Wi-Fi» такое понятие. Чаще всего на частоте 2.4 ГГц ширина одного канала равняется 20-40 Гц. Многие маршрутизаторы могут сразу работать с двумя полосами, автоматически их меняя.

Если говорить просто – то ширина канала даёт возможность передавать за раз определенное количество информации. Это как дорога – на однополосной дороге при постоянном движении может проехать не так много машин. Но если добавить ещё несколько полос, то поток машин будет увеличен. И тут также.

Мощность передатчика Wi-Fi роутера: что такое dBm, mW, -dBm и dBi?

Выше представлены каналы частоты 5 ГГц: 20, 40, 80, 160 Mhz. Скорость передачи как вы уже поняли сильно вырастает, но при этом вырастает и шумность полосы. То есть приёмник будет ловить все шумы на всех каналах, что может сказаться на скорости.

Например, если у вас очень много соседей, которые сидят на 2.4 ГГц, то при использовании 40 Гц канала, можно ловить сигналы и от них. Проблемой 2.4 ГГц является распространенность этого стандарта, так как на нём сидят почти все, а также маленькое количество каналов: всего 11. А при использовании ширины канала в 40 Гц, приёмник может начать ловить помехи от соседних каналов.

Мощность передатчика Wi-Fi роутера: что такое dBm, mW, -dBm и dBi?

Посмотрите на картинку выше, где используется канал в 20 Гц. Если мы будем использовать 40 Гц, то дуга будет покрывать почти 6 каналов. А если на этих каналах сидят соседи, то связь будет хуже, будут лаги, прерывания, потери пакетов и в результате – падение скорости.

Коэффициент усиления антенны

КУА не измеряется в мощности, так как не может потреблять электроэнергию, но в качестве параметра используется dBi. Но при этом как не странно, КУ можно увеличить, за счет уменьшение радиуса покрытия одного луча. Расскажу на примере лампочки. Если мы включим лампочку, то она будет рассеивать свет во все стороны.

Теперь мы берём лампочку и вкручиваем в фонарик, который начинает за счет стенок отражать пучок в одну сторону. Если мы сузим выходное отверстие, то луч будет бить дальше, но радиус окружности самого освещения будет меньше. А если отверстие сделать ещё меньше, то получится лазер, который сможет бить ещё дальше.

Мощность передатчика Wi-Fi роутера: что такое dBm, mW, -dBm и dBi?

Сила всего передатчика, в нашем случае роутера будет складываться от мощности (dBm) и усиление антенны (dBi). В результате мы получим dBm. Например, для улучшения сигнала в дорогих роутерах используется несколько антенн. Каждая такая антенны имеет увеличенный коэффициент усиления. Но как вы уже знаете, при это падает диапазон покрытия. Именно поэтому таких антенн ставится несколько.

Разделяют несколько видов:

  • Всенаправленные антенны – устанавливаются на все дешёвые роутеры и имеют радиус действия почти весь объём;
  • Секторные – такие антенны имеют пучок радиоволны с углом от 60 до 120 градусов;
  • Узконаправленные – угол от 3 до 8 градусов.

Чаще всего узконаправленные используют для построения вай-фай моста на несколько километров. В таком случае на пути не должно быть почти никаких препятствий, а две антенны должны быть четко направлены друг на друга.

Главная » Преобразование dBm в милливатты

В 

РРЅРѕРіРґР° нужно определить мощность передатчика РЅРµ РІВ dBm Р° РІ милливаттах. Чтобы быстрее преобразовать можно использовать данную таблицу:

В 

dBm РјW
1
1 1,3
2 1,6
3 2
4 2,5
5 3,2
6 4
7 5
8 6
9 8
10 10
11 13
12 16
13 20
14 25
15 32
16 40
17 50
18 63
19 79
20 100
21 126
22 158
23 200
24 250
25 316
26 398
27 500
28 630
29 800
30 1000

В В 

Для начинающих несколько слов о непонятных для многих единицах измерения принятых в антенной технике и радиотехнике высоких частот.

  • dB (РґР‘) — децибел. Р’ общем случае логарифмическая единица отношений чего либо. Заменяет СЃРѕР±РѕР№ такое понятие как «разы». Рў.Рµ. это РЅРµ абсолютная величина типа вольт или ватт, Р° относительная, как например проценты.

    В 

    Np(dB) = 10 lg (P1/P2)

    Например, если уровень сигнала РІРѕР·СЂРѕСЃ РІ 1000 раз РїРѕ мощности, то это соответствует +30 dB (РіРѕРІРѕСЂСЏС‚ сигнал РІРѕР·СЂРѕСЃ РЅР° 30 РґР‘). Применение такой единицы измерения отношений, позволяет заменить умножение/деление РЅР° сложение/вычитание РїСЂРё подсчете усиления/ослабления. Пример… Р’ фидере сигнал был ослаблен РІ 4 раза, Р° усилитель его повысил РІ 220 раз. РўРѕРіРґР° РІ системе фидер-усилитель сигнал усилился РІ 220 / 4 = 55 раз. Р’ децибелах расчет проще 23 — 6 = 17 РґР‘.

  • dBm (дБм). РРЅРѕРіРґР° СѓРґРѕР±РЅРѕ какую либо величину принять Р·Р° эталон (нулевой уровень) Рё относительно ее измерять уровень Ѷе РІ децибелах. Так, если принять Р·Р° нулевой уровень — 1РјР’С‚ Рё относительно его измерять, то появляется такая единица измерения как дБм(1РјР’С‚ = 0 дБм). РћРЅР° уже имеет вполне весомый физический смысл, РІ отличии РѕС‚ безличных децибелов, dBm — это мера мощности. Р’ ней измеряют уровень слабых сигналов (РІ том же «палкомере» модема), чувствительность приемников, мощность передатчиков  Рё С‚.Рї. Например уровень РІ 50 РјРєР’ РЅР° 50-РѕРјРЅРѕРј РІС…РѕРґРµ приемника соответствует СѓСЂРѕРІРЅСЋ мощности 5В·10-8 РјР’С‚ или -73 дБм. Рзмерять чувствительность РІ единицах мощности более СѓРґРѕР±РЅРѕ, чем РІ единицах напряжения, так так нам приходится иметь дело СЃ сигналами разной формы, РІ том числе шумовыми. Рљ тому же, РјС‹ избавляемся РѕС‚ необходимости каждый раз уточнять, каково РІС…РѕРґРЅРѕРµ сопротивление приемника. Например, пороговая мощность большинства «СЃРІРёСЃС‚РєРѕРІ», РїСЂРё которой РѕРЅРё еще коннектятся СЃ базовой станцией около -110 dBm. Мощность передатчика тоже можно измерять РІ dBm. Например мощность Wi Fi роутера РІ 100 РјР’С‚ равна 20 dbm.

  • dBi (дБи). Единица измерения усиления антенн относительно «эталонной» антенны. Р—Р° такую эталонную антенну РїСЂРёРЅСЏС‚ так называемый изотропный излучатель — идеальная антенна, диаграмма направленности которой представляет СЃРѕР±РѕР№ сферу, коэффициент усиления которой равен единице Рё РљРџР” которой равен 100%. Рзлучение сигнала таким излучателем РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ СЃ равномерной интенсивностью РІРѕ РІСЃРµ стороны. Такой антенны РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ РЅРµ существует, это виртуальный объект, однако, очень удобный РІ качестве эталона для измерения параметров реальных антенн. Существует еще РѕРґРЅР° единица: dBd — здесь Р·Р° эталон РїСЂРёРЅСЏС‚ полуволновой диполь. Однако, использование dBi предпочтительнее, С‚.Рє. РІ этом случае проще расчет энергетического баланса трассы радиосвязи. dBi — это относительная единица, ничем РїРѕ сути РѕС‚ простого децибела РЅРµ отличима, РєСЂРѕРјРµ определения эталона, относительно которого Рё идет отсчет. Принципиальной разницы между dBi Рё dBd нет — усиление РІ dBi = усилению РІ dBd + 2.15 dB. Р’ старых радиолюбительских книжках Рё журналах усиление антенн измеряют просто РІ децибелах. Р’ этом случае чаще всего имеется РІРІРёРґСѓ усиление относительно полуволнового вибратора, С‚.Рµ. РѕРЅРѕ эквивалентно dBd. Рзмерение относительно изотропного излучателя изначально использовалось только РІ РЎРЁРђ, РЅРѕ РІ последнее время распространилось РІРѕ всем РјРёСЂРµ, поэтому РІРѕ избежании путаницы сейчас, если речь идет РѕР± усилении антенны, правилом хорошего тона считается использование децибела СЃ суффиксом — dBi или dBd.

В 

В Р’ принципе Р·Р° «нулевой уровень» можно принять любую величину. Так РЅР° свет появляются такие звери как «РґР‘РјРєР’» (напряжение — отношение Рє РѕРґРЅРѕРјСѓ микровольту), «РґР‘Р’С‚» (мощность — отношение Рє РѕРґРЅРѕРјСѓ ватту). Р’ акустике Р·Р° нулевой уровень Р·РІСѓРєР° принято Р·РІСѓРєРѕРІРѕРµ давление 2В·10-5 РџР° — РїРѕСЂРѕРі слышимости. РџСЂРё этом там РЅРµ стали заморачиваться СЃ довеском Рє «дБ», Р° РїСЂСЏРјРѕ так Рё измеряют уровень Р·РІСѓРєР° РІ децибелах. Так сложилось исторически, потому что децибелы впервые применялись именно РІ области акустики. РќРѕ надо иметь РІРІРёРґСѓ — это как Р±С‹ РЅРµ «чистые» относительные децибелы, Р° «звуковые» — абсолютные. Например, шум реактивного самолета СЃ расстояния 25 Рј равен 140 РґР‘, Р° 0 РґР‘ — это РїРѕСЂРѕРі слышимости. Часто можно встретить единицу РїРѕРґ именем dBA. РћРЅР° специально придумана для измерений интенсивности шумов. Величина дБА — уровень Р·РІСѓРєРѕРІРѕРіРѕ давления, измеренный РІ «Р·РІСѓРєРѕРІС‹С…» децибелах РїСЂРё помощи шумомера, содержащего корректирующую цепочку, имитирующую чувствительность человеческого СѓС…Р°, что дает возможность получать отсчеты более соответствующие реальной слышимости шума.

Вообще, люди начали использовать децибелы для измерения различных вещей РЅРµ просто так. Еще РІ XIX веке психофизиологами Эрнстом Вебером Рё Густавом Фехнером было установлено, что “сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S”. Это относится Рє Р·РІСѓРєСѓ, освещенности, тактильным ощущениям. Р’ технике РїСЂРѕРІРѕРґРЅРѕР№ СЃРІСЏР·Рё используют РґСЂСѓРіСѓСЋ единицу — Непер. Неперы определяются РЅРµ через десятичный, Р° через натуральный логарифм. Может это Рё правильнее, ведь РјРЅРѕРіРёРµ законы РїСЂРёСЂРѕРґС‹ основаны РЅР° числе Эйлера, которое является основанием натурального логарифма. РќРѕ РІСЃРµ-таки РјС‹ пользуемся децибелами.

При расчетах все эти dB, dBi, dBm по сути своей все являются децибелами, т.е. суммируются (если усиление) или вычитаются (если затухание), но dBm имеет приоритет как мера мощности сигнала. Например: 

Уровень РЅР° РІС…РѕРґРµ приемника(dBm) = Мощность передатчика(dBm) + Усиление антенн(dBi) — Ослабление сигнала(dB)

Неискушенный аноним обычно теряется при виде такого изобилия разновидностей децибел. Но затем приходит понимание, что это приносит упрощение в расчетах.

dB (дБ) — децибел. В общем случае логарифмическая единица отношений чего либо. Заменяет собой такое понятие как «разы». Т.е. это не абсолютная величина типа вольт или ватт, а относительная, как например проценты.

Np(dB) = 10 lg (P1/P2)

Например, если уровень сигнала возрос в 1000 раз, то это соответствует +30 dB (говорят сигнал возрос на 30 дБ). Применение такой единицы измерения отношений, позволяет заменить умножение/деление на сложение/вычитание при подсчете усиления/ослабления. Пример… В фидере сигнал был ослаблен в 4 раза, а усилитель его повысил в 220 раз. Тогда в системе фидер-усилитель сигнал усилился в 220 / 4 = 55 раз. В децибелах расчет проще 23 — 6 = 17 дБ.

(дБм). Иногда удобно какую либо величину принять за эталон (нулевой уровень) и относительно ее измерять уровень уже в децибелах. Так, если принять за нулевой уровень — 1мВт и относительно его измерять, то появляется такая единица измерения как дБм(1мВт = 0 дБм). Она уже имеет вполне весомый физический смысл, в отличии от безличных децибелов, dBm — это мера мощности. В ней измеряют уровень слабых сигналов (в том же «палкомере» модема), чувствительность приемников, мощность передатчиков и т.п. Например уровень в 50 мкВ на 50-омном входе приемника соответствует уровню мощности 5·10-8 мВт или -73 дБм. Измерять чувствительность в единицах мощности более удобно, чем в единицах напряжения, так так нам приходится иметь дело с сигналами разной формы, в том числе шумовыми. К тому же, мы избавляемся от необходимости каждый раз уточнять, каково входное сопротивление приемника. Например, пороговая мощность большинства «свистков», при которой они еще коннектятся с базовой станцией около -110 dBm. Мощность передатчика, например Wi-Fi роутера, тоже можно измерять в dBm.

(дБи). Единица измерения усиления антенн относительно «эталонной» антенны. За такую эталонную антенну принят так называемый изотропный излучатель — идеальная антенна, диаграмма направленности которой представляет собой сферу, коэффициент усиления которой равен единице и КПД которой равен 100%. Излучение сигнала таким излучателем происходит с равномерной интенсивностью во все стороны. Такой антенны в природе не существует, это виртуальный объект, однако, очень удобный в качестве эталона для измерения параметров реальных антенн. Существует еще одна единица: dBd — здесь за эталон принят полуволновой диполь. Однако, использование dBi предпочтительнее (и чаще всего именно его и используют, иногда даже пишут дБ, но подразумевают дБи), т.к. в этом случае проще расчет энергетического баланса трассы радиосвязи. dBi — это относительная единица, ничем по сути от простого децибела не отличима, кроме определения эталона, относительно которого и идет отсчет.

Коэффициент усиления антенны определяет, насколько децибел плотность потока энергии, излучаемого антенной в определенном направлении, больше плотности потока энергии, который был бы зафиксирован в случае использования изотропной антенны. Коэффициент усиления антенны измеряется в так называемых изотропных децибелах (дБи или dBi). Так, если коэффициент усиления антенны в заданном направлении составляет 5 dBi, то это означает, что в этом направлении мощность излучения на 5 дБ (в 3,16 раза) больше, чем мощность излучения идеальной изотропной антенны. Естественно, увеличение мощности сигнала в одном направлении влечет за собой уменьшение мощности в других направлениях. Конечно, когда говорят, что коэффициент усиления антенны составляет 5 dBi, то имеется в виду направление, в котором достигается максимальная мощность излучения (главный лепесток диаграммы направленности). Зная коэффициент усиления антенны и мощность передатчика, нетрудно рассчитать мощность сигнала в направлении главного лепестка диаграммы направленности. Так, при использовании беспроводной точкой доступа с мощностью передатчика 20 dBm (100 мВт) и направленной антенны с коэффициентом усиления 10 dBi мощность сигнала в направлении максимального усиления составит 20 dBm + 10 dBi = 30 dBm (1000 мВт), то есть в 10 раз больше, чем в случае применения изотропной антенны.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Войти с помощью: 
Please enter your name here
Please enter your comment!