Логарифмические параметры и характеристики полезных сигналов и помех. Уровень сигналов и помех

Действующее значение полезного сигнала или помехи можно выразить в логарифмическом масштабе.

Например, для напряжения ,

где U_дБ – уровень напряжения в дБ,

U – действующее значение напряжения,

U₀ – базовое значение напряжения, относительно которого определяются уровни.

В технике ЭМС базовое значение напряжения принимается равным 1 мкВ.

Для тока ; I₀=1 мкА.

Цепные:

ψ_дБ – магнитное потокосцепление.

; ψ₀=1 мкВб,

; q0=1 мкКл.

Полевые сигнальные величины:

; E₀=1

Электрическое смещение:

; D₀=1

Магнитная индукция:

; B₀=1 мкТл

Напряжённость магнитного поля:

; H₀=1

Плотность тока:

; δ₀=1

Энергетические величины:

Мощность:

; P₀=1 пВт

Энергия:

; W₀=1 пДж

Полевые энергетические величины:

Вектор Пойнтинга:

; П₀=1

Объёмная плотность мощности:

; P₀=1

; W₀=1

Уровни полезных сигналов и помех могут выражаться не только в дБ, но и в неперах.

- для сигнальных величин, а для энергетических величин:

Амплитудная спектральная характеристика также может быть выражена в логарифмическом масштабе и может быть построена в виде графика; единицы измерения: дБ и Нп.

Стандартные частотные диапазоны.

В логарифмическом масштабе ширина частотных диапазонов может измеряться в декадах и октавах. Весь технически значимый диапазон неквантовых электромагнитных излучений условно разбит на 12 декад, каждая из которых имеет своё стандартное название.

1. Крайне низкие частоты (КНЧ) – это диапазон 3 – 30 Гц. Им соответствуют декамегаметровые волны (100 – 10)10³ км.

2. Сверхнизкие частоты (СНЧ) 30 – 300 Гц. Им соответствуют мегаметровые волны (10 – 1)10³ км.

3. Инфранизкие частоты (ИНЧ) 0,3 – 3 кГц. Им соответствуют гектокилометровые волны (1000 – 100) км.

4. Очень низкие частоты (ОНЧ) 3 – 30 кГц. Мириаметровые волны (100 – 10) км.

5. Низкие частоты (НЧ) 30 – 300 кГц. Километровые волны (10 – 1) км.

6. Средние частоты (СЧ) 0,3 – 3 МГц. Гектометровые волны (1000 – 100) м.

7. Высокие частоты (ВЧ) 3 – 30 МГц. Декаметровые волны (100 – 10) м.

8. Очень высокие частоты (ОВЧ) 30 – 300 МГц. Метровые волны (10 – 1) м.

9. Ультравысокие частоты (УВЧ) 0,3 – 3 ГГц. Дециметровые волны (1 – 0,1) м.

10. Сверхвысокие частоты (СВЧ) 3 – 30 ГГц. Сантиметровые волны (10 – 1) см.

11. Крайне высокие частоты (КВЧ) 30 – 300 ГГц. Миллиметровые волны (микроволны) (10 – 1) мм.

12. Гипервысокие частоты (ГВЧ) 0,3 – 3 ТГц. Децимиллиметровые волны (1 – 0,1) мм.

Краткие сведения о квантовых электромагнитных излучениях

Классификация этих излучений также производится по частотам.

1. Инфракрасное излучение 0,75 – 395 ТГц (тепловое излучение). Это излучение генерируется внешними электронными оболочками атомов при переходе электронов с высокого энергетического уровня на низкий. Этот частотный диапазон частично перекрывается с гипервысокими частотами.

2. Оптическое излучение 395 – 757 ТГц. Является видимым, генерируется внешними электронными оболочками атомов при переходе электронов с более высокого энергетического уровня на более низкий.

3. Ультрафиолетовое излучение ≈750 – 1,510⁵ ТГц. Различают мягкое и жёсткое ультрафиолетовое излучение. Генерируется внешними электронными оболочками атомов. Ультрафиолетовое излучение обладает слабыми ионизирующими свойствами, особенно жёсткое ультрафиолетовое излучение.

4. Рентгеновское излучение 1,510⁵ – 510⁷ ТГц. Генерируется внутренними электронными оболочками атомов. Это излучение принципиально отличается от ультрафиолетового тем, что длина волны в вакууме сравнима с межатомным расстоянием в веществе, поэтому такие виды излучения уже не могут фокусироваться веществом, и не наблюдается эффекта преломления, зато наблюдаются эффекты дифракции этих излучений на кристаллической решетке.

Внутренние электронные оболочки атомов обычно возбуждаются при высоковольтных электрических разрядах в разреженных газах. Это приводит к тому, что вакуумные выключатели генерируют рентгеновское излучение при отключении.

5. Гамма-излучение >510⁷ ТГц. Энергия кванта излучения настолько большая, что оно уже не может генерироваться электронными оболочками атомов, а генерируется ядрами атомов при переходе нуклонов с высокого энергетического уровня на низкий.

Существуют метастабильные возбуждённые состояния ядер атомов. В связи с этим существует радиоактивность типа «изомерный переход».

Гамма-излучение может также генерироваться при захвате электрона ядром. Гамма-излучение может также генерироваться в результате аннигиляции.

В настоящее время существуют генераторы когерентных квантовых излучений. Их называют лазерами. Такие источники существуют для инфракрасного, оптического и ультрафиолетового излучений.

Для рентгеновского излучения существует 2 типа генераторов когерентных излучений:

1. Квантовый тип с ядерной накачкой.

2. Неквантовые генераторы рентгеновских излучений.

Электроны разгоняются до высоких скоростей и направляются в специальный магнитный канал, чтобы заставить их двигаться по криволинейной траектории, частота колебаний электронов соответствует рентгеновскому диапазону. Такие устройства называются ондуляторами.

В настоящее время не получены генераторы когерентных гамма-излучений.