1. Понятие об уровнях передачи. Затухание, усиление

Уровни передачи

В зависимости от значений мощности, напряжения и тока, которые приняты за исходные, различают абсолютный, относительный и измерительный уровни передачи.

Абсолютные уровни представляют собой логарифм отношения мощности (напряжения, тока) в рассматриваемой точке цепи к мощности (напряжению, току), принятой за эталон.

В качестве эталонных единиц в электросвязи приняты Pэт=1мВт на эталонной нагрузке Rэт=600, 150 или 75 Ом. Каждому из 3 значений соответствует свое определенное значение Uэт, Iэт,

Соответственно сопротивлениям эталонной нагрузки значения Uэт и Iэт равны  0,775 В и 1,29 мА; 0,3875 В и 2,58 мА, 0,275 В и 3,65 мА. Используя значения абсолютного уровня можно найти абсолютные значения мощности (напряжения) сигнала.

Относительным называется уровень, когда мощность, напряжение и ток в какой - либо произвольной точке цепи, относительно которой определяется уровень. Обычно точкой сравнения выбирается начало цепи.

Измерительным называется абсолютный уровень в рассматриваемой точке системы (канала), если в начале этой системы (на входе канала) включен нормальный генератор. Нормальным называется генератор с ЭДС, равной 1550 мВ, и внутренним активным сопротивлением, равным 600 Ом. Частота тока нормального генератора может быть любой, однако, на практике, если нет специальной оговорки, частоту считают равной 800 Гц. Если входное сопротивление канала активно и равно 600 Ом, то при подключении нормального генератора на входе канала оказывается абсолютный нулевой уровень мощности, тока и напряжения.

Затухание, усиление

Дальность передачи сигналов по физическим цепям (средам) определяется, прежде всего, затуханием (ослаблением) сигнала из-за того, что в цепи теряется часть энергии передаваемого сигнала. Конкретные электрические параметры цепи и чувствительность приемного устройства определяют допустимую дальность связи. Например, при передаче речи мощность сигнала на выходе микрофона телефонного аппарата PПЕР = 1 мВт, а чувствительность телефона приемного аппарата PПР = 0.001 мВт. Таким образом, максимально допустимое затухание цепи не должно быть больше amax=10lg(PПЕР/PПР=10lg(1/0.001)=30 дБ. Зная затухание amax и километрический коэффициент затухания a, можно определить дальности передачи l=amax/a .

В системах передачи применяется способ компенсации затухания сигналов повышением мощности сигнала в нескольких равномерно расположенных точках тракта. Часть канала связи между соседними промежуточными усилителями называется усилительным участком.

Остаточное затухание

При согласовании всех элементов, образующих канал передачи, по входным сопротивлениям остаточное затухание можно определить как разность суммы затуханий и суммы усилений в канале:

, дБ

Канал связи может быть представлен как каскадное соединение пассивных и активных четырехполюсников. В пассивных четырехполюсниках происходят потери энергии, в активных – ее увеличение. Для оценки изменения энергии в различных точках канала вводится понятие рабочего усиления Sp и рабочего затухания Ap.

Под рабочим затуханием четырехполюсника понимается отношение вида:

Ap= , дБ

где WГ – мощность, которую отдал бы источник сигнала согласованной с ним нагрузке;

WН - мощность, которая выделяется в нагрузке четырехполюсника в реальных условиях включения. В приведенном определении учитывается возможная несогласованность на входе и выходе четырехполюсника.

Рабочее усиление четырехполюсника определяется следующим выражением:

Sp= , дБ

При проектировании и эксплуатации оборудования телекоммуникационных систем и сетей необходимо знать величины уровней сигнала в различных точках каналов и трактов. Чтобы охарактеризовать изменения мощности или напряжения сигнала при его прохождении по каналам и трактам пользуются диаграммой уровней – графиком, показывающим распределение уровней передачи сигнала при его прохождении по элементам оборудования каналов и трактов.

Для того, чтобы обеспечить нормальную работу каналов и трактов, величины мощностей, напряжений и токов сигналов и соответствующие им уровни нормируют, нормируют также допустимые уровни помех. Следует учесть, что уровни сигналов и помех в различных точках канала будут различными. Поэтому, во избежание неопределенности все нормируемые величины относят к точке тракта передачи с нулевым измерительным уровнем. Уровни по мощности и напряжению, отнесенные к точке с нулевым измерительным уровнем, обозначают соответственно через дБм0 и дБн0. Приборы для измерения уровней передачи называются указателями уровней и представляют собой обычные вольтметры, измерительная шкала которых и входные регуляторы отградуированы в уровнях мощности и напряжения.