Что такое децибелы и децибел-милливатты. Как они используются для измерения мощности сигналов. Формулы перевода между дБ, дБм и милливаттами. Примеры расчетов оптического бюджета и затухания сигналов. Практическое применение в телекоммуникациях.
Что такое децибелы (дБ) и для чего они используются
Децибел (дБ) — это логарифмическая единица измерения, используемая для выражения отношения двух величин, обычно мощностей или интенсивностей. Основные особенности децибел:
- Позволяют выражать большие диапазоны значений компактно
- Упрощают расчеты, заменяя умножение и деление на сложение и вычитание
- Удобны для описания усиления, ослабления и других относительных изменений сигналов
- Широко применяются в акустике, радиотехнике, оптике и других областях
Формула для расчета децибел:
dB = 10 * log10(P1 / P2)
где P1 и P2 — сравниваемые мощности.
Децибел-милливатт (дБм) — абсолютная единица измерения мощности
Децибел-милливатт (дБм) — это абсолютная единица измерения мощности, в которой за точку отсчета (0 дБм) принимается мощность 1 милливатт. Основные преимущества использования дБм:
- Позволяет измерять абсолютные значения мощности, а не только отношения
- Удобна для расчетов энергетического баланса линий связи
- Широко используется для характеристики передатчиков, приемников, усилителей
Формула перевода из милливатт в дБм:
дБм = 10 * log10(P / 1 мВт)
где P — мощность в милливаттах.
Таблица соответствия дБм и милливатт
Для удобства приведем таблицу соответствия некоторых значений в дБм и милливаттах:
дБм | мВт | Отношение к 1 мВт |
---|---|---|
30 | 1000 | В 1000 раз больше |
20 | 100 | В 100 раз больше |
10 | 10 | В 10 раз больше |
0 | 1 | Равно |
-10 | 0.1 | В 10 раз меньше |
-20 | 0.01 | В 100 раз меньше |
-30 | 0.001 | В 1000 раз меньше |
Применение дБм в телекоммуникациях
В телекоммуникациях дБм широко используются для характеристики различных параметров систем связи:
- Мощность передатчиков (например, +20 дБм для Wi-Fi роутера)
- Чувствительность приемников (например, -90 дБм для сотового телефона)
- Уровень сигнала в точке приема (например, -60 дБм для хорошего сигнала Wi-Fi)
- Усиление антенн (выражается в дБи — децибелах относительно изотропного излучателя)
Расчет оптического бюджета линии связи
Оптический бюджет — это максимальное допустимое затухание в линии связи, при котором еще возможен прием сигнала. Рассчитывается как:
Бюджет = Мощность передатчика — Чувствительность приемника
Пример расчета:
- Мощность передатчика: +5 дБм
- Чувствительность приемника: -20 дБм
- Оптический бюджет: 5 — (-20) = 25 дБ
Это означает, что линия связи может иметь затухание до 25 дБ, и сигнал все еще будет принят.
Преимущества использования децибел в телекоммуникациях
Использование децибел и дБм в телекоммуникациях дает ряд преимуществ:
- Упрощение расчетов энергетического баланса линий связи
- Возможность работы с широким диапазоном значений мощности (от микроватт до киловатт)
- Удобное представление усиления и затухания в различных компонентах систем связи
- Стандартизация измерений и спецификаций оборудования
Практические примеры применения дБ и дБм
Рассмотрим несколько практических примеров использования децибел и децибел-милливатт в телекоммуникациях:
Пример 1: Расчет затухания в оптоволоконной линии
Дано: — Мощность передатчика: +3 дБм — Уровень сигнала на приемнике: -12 дБм
Затухание в линии = 3 — (-12) = 15 дБ
Пример 2: Определение дальности связи Wi-Fi
Дано: — Мощность передатчика роутера: +20 дБм — Чувствительность приемника устройства: -85 дБм — Затухание сигнала в воздухе: 3 дБ на каждое удвоение расстояния
Максимальное допустимое затухание: 20 — (-85) = 105 дБ Количество удвоений расстояния: 105 / 3 ≈ 35 Максимальная дальность: 235 метров (теоретически)
Ошибки и заблуждения при работе с децибелами
При работе с децибелами следует избегать некоторых распространенных ошибок:
- Путаница между относительными (дБ) и абсолютными (дБм) величинами
- Некорректное сложение или вычитание значений в дБм
- Игнорирование отрицательных значений дБм (они не означают отрицательную мощность)
- Неправильный перевод между линейными и логарифмическими шкалами
Важно помнить, что работа с децибелами требует понимания их логарифмической природы.
Заключение: важность понимания дБ и дБм в современных телекоммуникациях
Понимание децибел (дБ) и децибел-милливатт (дБм) критически важно для всех, кто работает в сфере телекоммуникаций. Эти единицы измерения позволяют эффективно описывать и анализировать характеристики сигналов, оборудования и систем связи в целом. Грамотное использование дБ и дБм упрощает расчеты, помогает в проектировании сетей и облегчает понимание спецификаций оборудования.
- Главная
Вопрос о переводе дБ в дБм и наоборот часто приходится слышать от клиентов, встречать на специализированных форумах. Однако, как бы не хотелось, нельзя перевести мощность в затухание.
Если мощность оптического сигнала измерена в дБм, то для определения затухания A (дБ) необходимо от мощности сигнала на входе в линию отнять мощность сигнала на выходе из нее. Но обо всем этом по порядку.
Оптическая мощность, или мощность оптического излучения – это основополагающий параметр оптического сигнала. Он может быть выражен в привычных нам единицах измерения – Ватт (Вт), милливатт (мВт), микроватт (мкВт). А также логарифмических единицах – дБм.
Затухание оптического сигнала (А) – величина, которая показывает во сколько раз мощность сигнала на выходе линии связи (P вых) меньше мощности сигнала на входе этой линии (Pвх). Затухание выражается в дБ (дециБелл) и может быть определено по следующей формуле:
Рисунок 1 – формула расчета оптического затухания в случае если оптическая мощность выражена в Вт
Немного непривычно, не так ли? Логарифмические линейки и таблицы – уходят в прошлое, по крайней мере для молодых монтажников их давно уже заменил калькулятор. И даже с учетом использования калькулятора – такая формула не сильно удобна. Поэтому, для упрощения расчетов было принято решение перевести единицы измерения мощности в логарифмический формат и таким образом избавиться от логарифмов в формуле:
Рисунок 2 – пересчет мощности из мВт в дБм
Для перевода дБм в Вт и наоборот можно пользоваться также таблицей:
дБм | Милливат |
0 | 1,0 |
1 | 1,3 |
2 | 1,6 |
3 | 2,0 |
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 |
В результате пересчета, формула вычисления оптического затухания (рис 1) превращается в:
Рисунок 3 – перевод дБм в дБ (dBm в dB), взаимозависимость между мощностью и затуханием
Учитывая тот факт, что все известные автору измерители оптической мощности в качестве основной единицы измерения используют дБм, то используя формулу на рис 3 инженер может определить уровень затухания даже в уме. Кроме того, многие приборы имеют функцию установки опорного уровня, благодаря чему пользователю выдается значение потерь сразу в Дб.
В этом случае, измерение затухания оптической линии значительно упрощается, что продемонстрировано на следующем видео.
Измерение затухания оптической линии
Зачастую измерянного значения затухания в дБ – достаточно. Однако для того, чтобы представить во сколько раз уменьшился входной сигнал, можно воспользоваться формулой:
m = 10(n / 10)
где m – отношение в разах, n – отношение в децибелах
можно также пользоваться следующей таблицей:
Таблица 1 – перевод дБ в разы
дБ | Раз | дБ | Раз | дБ | Раз |
0 | 1,000 | 0,9 | 1,109 | 9 | 2,82 |
0,1 | 1,012 | 1 | 1,122 | 10 | 3,16 |
0,2 | 1,023 | 2 | 1,26 | 11 | 3,55 |
0,3 | 1,035 | 3 | 1,41 | 12 | 3,98 |
0,4 | 1,047 | 4 | 1,58 | 13 | |
0,5 | 1,059 | 5 | 1,78 | 14 | 5,01 |
0,6 | 1,072 | 6 | 2,00 | 15 | 5,62 |
0,7 | 1,084 | 7 | 2,24 | 16 | 6,31 |
0,8 | 1,096 | 8 | 2,51 | 17 | 7,08 |
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:
Подписаться на рассылку статей
как перевести из дБм в дБ? (часть 2)
На многих форумах люди задают вопрос: как перевести из дБ в дБм?
Как было показано выше, преимущество логарифмической шкалы очевидно в случае, когда мы исследуем во сколько раз значение одной величины больше или меньше другой.
Например, потери на элементе ВОЛС (в сплиттере, в ОВ или механическом соединителе) определяются соотношением:
где P1 и P2 – мощности сигнала соответственно на входе и выходе элемента, выраженные в Вт, мВт (mВт, милливатт) или мкВт (μВт, микроватт).
Помимо дБ, существует еще одна похожая логарифмическая единица измерения – дБм. В отличие от дБ, которые характеризуют потери (во сколько раз уменьшается мощность оптического сигнала) или усиление (во сколько раз увеличивается мощность оптического сигнала), дБм показывают уровень мощности сигнала, относительно опорной мощности равной 1 мВт.
Перевод мощности сигнала из мВт в логарифмическую шкалу – дБм, производится измерителем оптического излучения по формуле
(2.1)
где P0=1 мВт – абсолютный нулевой уровень, рекомендованный МСЭ-Т (международным союзом электросвязи, сектором стандартизации). Буква «м», добавленная после дБ, означает, что в качестве опорного уровня мощности взят 1 мВт. Если качестве опорного уровня мощности взять 1 мкВт, то обозначение будет иметь вид дБмк. В англоязычной литературе часто dBm обозначают dBmW, (переводя на рус. – дБмВт), акцентируя внимание на то, что дБ взят по мощности, а не по напряжению или току. Для сокращения записи обычно Вт опускают, и остается просто дБм.
Может возникнуть вопрос, зачем мощность сигнала переводить в дБм? Ответ очевиден – чтобы можно было при расчетах оперировать с дБ и в результате возникающих в линии связи (проводной или беспроводной) потерь и усилений сигнала вычислить его уровень на входе приемника.
Хорошо, почему тогда в качестве опорного уровня принят 1 мВт, не проще было бы взять P0=1 Вт и уровень сигнала отображать также в дБ? Согласно ОСТ 45.159-2000, децибел – это логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений. Поэтому уровень сигнала также можно выражать в дБ, только в этом случае, по-видимому, чтобы не путать уровень сигнала с потерями используют обозначение дБВт (англ. dBW)
(2.2)
Обратное преобразование из дБВт в Вт осуществляется по следующей формуле:
Почему в качестве опорного уровня принят 1 мВт? Честно говоря, ответ на этот вопрос нигде не встречается. На наш взгляд это значение используется в силу следующих обстоятельств.
Единица измерения дБм используется в радиотехнике, СВЧ-технике и волоконно-оптических системах передачи в качестве удобной меры уровня мощности сигнала. При выражении величины мощности в дБм в качестве нулевого отсчета берется опорная мощность P0=1 мВт, т.е. сигнал с мощностью P=1 мВт соответствует 0 дБм. В радиосвязи и ВОЛС используются сигналы, мощность которых лежит приблизительно как раз в районе 1 мВт. Например, при организации с помощью ноутбуков беспроводной локальной сети типичная мощность излучаемого радиосигнала составляет 32 мВт. В оптическом канале максимальная мощность ограничена, с одной стороны, возможностью возникновения нелинейных эффектов, с другой – соображениями лазерной безопасностью. Лазером в 500мВт можно ослепить летчика самолета. Максимальная мощность группового оптического сигнала в интерфейсе MRI-SM не должна превышать 50 мВт (уровень мощности P0max = 17 дБм). Выходная мощность генераторов сигнала простирается обычно от -140 дБм до +20 дБм или от 0,01 фВт (фемто Ватт) до 0,1 Вт. Базовые станции сотовой связи осуществляют передачу сигналов примерно на уровне +43 dBm или 20 Вт. Уровень сигнала мобильных телефонов лежит в пределах от +10 дБм до +33 дБм или от 10 мВт до 2 Вт. Вещательные передатчики работают в пределах от +70 дБм до +90 дБм или от 10 кВт до 1 МВт.
В связи с этим, если бы мы для отображения уровня сигнала использовали дБВт, то нам пришлось бы работать с отрицательными величинами: 1 мВт соответствует минус 30 дБВт, 50 мВт соответствует минус 13 дБВт. Очевидно, это вызывает некоторую путаницу – большая мощность соответствует меньшему уровню сигнала. Таким образом, выражение уровня мощности в дБм в системах телекоммуникаций в большинстве случаев является более удобным, нежели дБВт.
Возможно также, что выбор опорной мощности в 1 мВт появился в результате следующих обстоятельств. Исторически сложилось в качестве действующего значения опорного напряжения в канале передачи брать 0.775 В (из ранних телефонных стандартов), а в качестве нагрузки 600 Ом (сопротивление катушек приемного электромагнита у аппарата Морзе). В этом случае рассеиваемая мощность на нагрузке будет составлять 1 мВт.
-
Довольно часто, наравне с децибелами применяются неперы. Непер – логарифмическая величина (натуральный логарифм безразмерного отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную). Своё название данная единица получила в честь математика, «изобретателя логарифмов» Джона Непера.
-
Децибел не является официальной единицей в системе единиц СИ, хотя по решению Генеральной конференции по мерам и весам допускается его применение без ограничений совместно с СИ, а Международная палата мер и весов рекомендовала включить его в эту систему.
-
При некотором навыке операции с децибелами вполне реально выполнять в уме. Для этого полезно помнить следующие взаимосвязи:
1 дБ – в 1.25 раза,
3 дБ – в 2 раза,
10 дБ – в 10 раз.
Отсюда, раскладывая «более сложные значения» на «составные», получаем:
6 дБ = 3 дБ + 3 дБ – в 2·2 = в 4 раза,
12 дБ = 4 · (3 дБ) – в 24 = в 16 раз
а также:
13 дБ = 10 дБ + 3 дБ – в 10·2 = в 20 раз,
20 дБ = 10 дБ + 10 дБ – в 10·10 = в 100 раз,
и т.д.
Что такое dBi, dBm? — 3G-aerial
Для начинающих несколько слов о не понятных для многих единицах измерения принятых в антенной технике и радиотехнике высоких частот.
-
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 по мощности, 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.
-
dBm (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 мощность по логарифмической децибельной шкале, 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 тоже можно измерять в dBm. Например мощность Wi Fi роутера в 100 мВт равна 20 dbm. Можно воспользоваться нашим онлайн калькулятором для перевода мВт в дБм и обратно. Во многих устройствах вы обнаружите уровень сигнала в asu. Это еще одна единица измерения уровня сигнала, призваная вогнать в ступор анонима своей непонятностью. Расшифровывается — «Arbitrary Strength Unit» — усредненная единица уровня сигнала. Дело в том, что в разных диапазонах мы используем каналы с разной модуляцией, разной полосой частот и т.п. Поэтому равные dBm в 3G и 4G — не эквивалентны одинаковой чувствительности по отношению сигнал/шум в канале. Чтобы привести чувствительность к единому знаменателю придумали asu. Связь между asu и dBm для разных диапазонов следующая:
- GSM: dBm = 2 × ASU — 113, ASU в диапазоне значений 0..31 и 99 (сеть не определена).
- UMTS: dBm = ASU — 116, ASU в диапазоне значений -5..91 и 255 (сеть не определена).
- LTE: (ASU — 141) ≤ dBm < (ASU — 140)
-
dBi (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, 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. Принципиальной разницы между dBi и dBd нет — усиление в dBi = усилению в dBd + 2.15 dB. В старых радиолюбительских книжках и журналах усиление антенн измеряют просто в децибелах. В этом случае чаще всего имеется ввиду усиление относительно полуволнового вибратора, т.е. оно эквивалентно dBd. Измерение относительно изотропного излучателя изначально использовалось только в США, но в последнее время распространилось во всем мире, поэтому во избежании путаницы сейчас, если речь идет об усилении антенны, правилом хорошего тона считается использование децибела с суффиксом — dBi или dBd.
В принципе за «нулевой уровень» можно принять любую величину. Так на свет появляются такие звери как «дБмкВ» (напряжение — отношение к одному микровольту), «дБВт» (мощность — отношение к одному ватту). В акустике за нулевой уровень звука принято звуковое давление 2·10-5 Па — порог слышимости. При этом там не стали заморачиваться с довеском к «дБ», а прямо так и измеряют уровень звука в децибелах. Так сложилось исторически, потому что децибелы впервые применялись именно в области акустики. Но надо иметь ввиду — это как бы не «чистые» относительные децибелы, а «звуковые» — абсолютные. Например, шум реактивного самолета с расстояния 25 м равен 140 дБ, а 0 дБ — это порог слышимости. Часто можно встретить единицу под именем dBA. Она специально придумана для измерений интенсивности шумов. Величина дБА — уровень звукового давления, измеренный в «звуковых» децибелах при помощи шумомера, содержащего корректирующую цепочку, имитирующую чувствительность человеческого уха, что дает возможность получать отсчеты более соответствующие реальной слышимости шума.
Вообще, люди начали использовать децибелы для измерения различных вещей не просто так. Еще в XIX веке психофизиологами Эрнстом Вебером и Густавом Фехнером было установлено, что “сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S”. Это относится к звуку, освещенности, тактильным ощущениям.
В технике проводной связи используют другую единицу — Непер. Неперы определяются не через десятичный, а через натуральный логарифм. Может это и правильнее, ведь многие законы природы основаны на числе Эйлера, которое является основанием натурального логарифма. Но все-таки мы пользуемся децибелами. (1 непер = 8,686 дБ)
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 на входе 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. Например в расчете дальности связи Wi-Fi. Многим трудно наглядно представить себе «децибельную» шкалу, особенно в отрицательной области. На самом деле это легко сделать по аналогии с привычным всем термометром. Чем выше мощность в dBm, тем «теплее» цифра. Другими словами -75dBm больше (выше по шкале, «теплее»), чем -95dBm. Более отрицательная цифра в параметре чувствительностии означает, что приемник способен принять более слабый (холодный) сигнал.
Вот так оно все запутано в этом децибельном царстве. И напоследок… Имейте ввиду, что децибел и имбецил совершенно разные понятия.
Оптический бюджет и мощность дБм
Перед тем, как подробно поговорить о бюджете оптических модулей, мы расскажем о том, что такое дБм (децибел-милливатт) и о том, как мощность может измеряться в децибелах.
В нашей предыдущей статье Что такое децибел?, мы рассказали об этой безразмерной единице измерения, которая показывает разницу между величинами.
Но ситуация, когда мощность излучения измеряется в ваттах, а затухания и усиления измеряются в децибелах, не очень удобна. Сложно сравнивать оптические бюджеты оптических линий и параметры передатчиков и приемников оборудования.
Чтобы было удобно производить расчеты, используется специальная единица измерения, называемая дБм (децибел-милливатт).
Это очень простая единица измерения, она показывает, во сколько раз измеряемая мощность больше или меньше 1 милливатта. Покажем это в таблицах:
Мощность выражена в дБм | Мощность выражена в мВт |
|
0 дБм | 1 милливатт | Мощность равна 1 милливатту |
3 дБм | 2 милливатта | Мощность в 2 раза больше 1 милливатта |
7 дБм | 5 милливатт | Мощность в 5 раз больше 1 милливатта |
10 дБм | 10 милливатт | Мощность в 10 раз больше 1 милливатта |
17 дБм | 50 милливатт | Мощность в 50 раз больше 1 милливатта |
20 дБм | 100 милливатт | Мощность в 100 раз больше 1 милливатта |
27 дБм | 500 милливатт | Мощность в 500 раз больше 1 милливатта |
30 дБм | 1000 милливатт | Мощность в 1000 раз больше 1 милливатта |
Как вы увидели, ничего страшного в этой единице измерения нет, все просто. Прелесть децибела по сравнению с милливаттами – в замене умножения и деления на сложение и вычитания (в тех случаях, когда надо умножать или делить). Таких случаев много, поэтому измерение в децибелах часто удобно. К примеру, если сигнал мощностью 10 дБм был ослаблен на 4 дБ, то его мощность будет равна 6 дБм.
Однако, есть расчеты, при которых уровни энергии надо именно складывать, а не умножать. Например, для расчета суммарной мощности группового сигнала на выходе мультиплексора нужно складывать уровни входящих сигналов, выраженных в милливаттах.
В случае, когда мощность сигнала меньше 1 милливатта, величина в децибелах будет отрицательной:
Мощность выражена в дБм | Мощность выражена в мВт |
|
0 дБм | 1 милливатт | Мощность равна 1 милливатту |
-3 дБм | 0,5 милливатта | Мощность в 2 раза меньше 1 милливатта |
-7 дБм | 0,2 милливатт | Мощность в 5 раз меньше 1 милливатта |
-10 дБм | 0,1 милливатт | Мощность в 10 раз меньше 1 милливатта |
-17 дБм | 0,02 милливатт (20 микроватт) | Мощность в 50 раз меньше 1 милливатта |
-20 дБм | 0,01 милливатт (10 микроватт) | Мощность в 100 раз меньше 1 милливатта |
-27 дБм | 0,002 милливатт (2 микроватта) | Мощность в 500 раз меньше 1 милливатта |
-30 дБм | 0,001 милливатт (1 микроватт) | Мощность в 1000 раз меньше 1 милливатта |
Обращаем ваше внимание – отрицательное значение мощности в децибелах не означает, что сама мощность отрицательна. Отрицательные децибелы означают, что измеряемый сигнал меньше опорного.
Чтобы показать, как удобно пользоваться децибел-милливаттом, мы решим простую задачу в дБм и в разах.
Условия:
Оптический сигнал мощностью 7,4 дБм подан в линию, которая вносит затухание в 4,8 дБ. Определите, может ли уверенно работать линия связи с чувствительностью приемника 1,4 дБм? | Условия:
Оптический сигнал мощностью 5,5 мВт подан в линию, которая вносит затухание в 3 раза. Определите, может ли уверенно работать линия связи с чувствительностью приемника 1,5 мВт? |
Решение:
7,4 (мощность) – 4,8 (затухание) = 2,6 (выходная мощность)
Так как выходная мощность 2,6 дБм больше чем чувствительность 1,4 дБм то работать будет. | Решение:
5,5 / 3 = …….. не хочется лезть за калькулятором, проще было с дБм посчитать в уме. |
Как вы видите, считать мощности в децибел-милливаттах проще и удобнее, в большинстве случаев простые задачи можно решить в уме. В сложных задачах удобство заключается в том, что операции сложения и вычитания не дают большого количества знаков после запятой, а в операциях деления они возникают постоянно, это неудобно.
С сфере оптических линиях связи все мощности указываются в дБм. Теперь мы готовы рассказать, что такое оптический бюджет модуля.
Оптический бюджет – это величина затухания в линии, при которой сигнал еще достаточно мощный, чтобы приемник модуля мог его принять без ошибок.
Бюджет оптического модуля = мощности передатчика – чувствительность приемника.
Обе эти величины можно легко найти в спецификациях на оборудование. Например, на странице, модуля MT-SFPp-10G-DF-55-ZR-CD есть подробная спецификация. Приведем вырезки из нее.
Как вы видите, мощность передатчика этого модуля может варьироваться от 0 до +4 дБм. Любой модуль MT-SFPp-10G-DF-55-ZR-CD на заводе признается годным, если результат измерения находится в этих пределах.
Если мощность модуля ниже, к примеру -1 или -2 дБм, то такой модуль ModulTech бракуется, этикетка ModulTech на такой модуль не наклеивается. Мы очень надеемся, что такой модуль не попадает на российский рынок под каким-либо другим брендом, хотя в нашей практике были случаи, которые наводят на такие мысли.
Чувствительность приемника также указана в спецификации. Для этого модуля она равна -24 дБм.В результате:
Гарантированный бюджет модуля = 0 (мощность передатчика) – (-24) (чувствительность приемника) = 24 дБ.
Если ваша оптическая линия имеет общее затухание менее 24 дБ, то работать модуль MT-SFPp-10G-DF-55-ZR-CD на такой линии будет. Если затухание линии имеет затухание более 24дБ, то этот модуль на такой линии может не заработать или работать с ошибками.
Как и в нашей предыдущей статье, мы приведем таблицу бюджетов разных трансиверов, чтобы читатель смог получить общее представления об этом параметре.
При измерении чувствительности модуля есть еще несколько нюансов:
Чувствительность 10Г модулей зависит от скорости передачи: для STM-64 (9.9Гбит/с) она больше, для 10GBase-ZR (10.3Гбит/с) она меньше. Чувствительность модуля измеряется при определенном допустимом уровне ошибок (обычно – 10). Если допускается больший уровень ошибок (например, если за трансивером стоит FEC-декодер), то чувствительность модуля будет на несколько децибел больше. Это допущение на жаргоне называется FEC Coding Gain.
Итак, мы рассказали об измерении мощности в децибел-милливаттах и о том, что такое оптический бюджет трансивера. С помощью этой статьи теперь вы сможете лучше понимать таинственные цифры спецификаций и правильно выбирать трансиверы для своих линий связи.
Похожие записи:
Децибел… Что за странный пассажир? Ладно бы дебил, или, на худой конец, имбецил, так ведь нет — децибел, мать его.
Выпили по децелу, закусили, понимания не прибавило, ещё по сто, уже лучше — начали генерить мыслю.
И на кой хрен нам в батарее разводить мудрёные величины, да ещё (не при бабах будет сказано), численно равные десятичному логарифму
безразмерного отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную, умноженному на десять?
Всё равно — как отмеряли потери сигнала в линиях километрами стандартного кабеля, так и будем отмерять.
Ответ не сложен — для удобства мировосприятия.
Природа наша такова, что воздействие на органы чувств многих физических и биологических процессов пропорционально
не амплитуде входного воздействия, а логарифму входного воздействия. Поэтому и созерцать отображения больших
диапазонов изменяющихся величин удобнее всего в логарифмическом масштабе.
Итак, децибелы — это соотношение двух величин, выраженное в логарифмическом масштабе. При этом отношение токов и
напряжений имеет коэффициент 20, а отношение мощностей — коэффициент 10.
Для напряжений формула приобретает вид
,
а для мощностей —
.
Если в лесах Чухломы у нас затерялось какое-либо электронное устройство, то в качестве отношения напряжений (либо токов,
либо мощностей) принимается отношение выходной величины к входной, и это отношение называется коэффициентом передачи, или коэффициентом
преобразования данного устройства.
Пока хватит, нарисуем таблицу.
ТАБЛИЦА ПЕРЕВОДА ОТНОШЕНИЙ ВЕЛИЧИН В ДЕЦИБЕЛЛЫ
Коэффициент передачи, выраженный в децибелах, может иметь знак плюс или минус в зависимости от соотношения величин на выходе и входе (если выходная величина больше входной — плюс, если меньше — минус).
А ТЕПЕРЬ НАОБОРОТ, ДЕЦИБЕЛЛЫ В ОТНОШЕНИЯ
В случае включения по каскадной схеме (последовательно, друг за другом) нескольких устройств — общий коэффициент передачи в децибельном выражении вычисляется простым сложением значений Кпер.(дБ) каждого из устройств.
А теперь переведём логарифмическую меру мощности, измеряемую в дБм (dBm — децибел на милливатт)
в мощность устройства, измеряемую в привычных нашему организму ваттах.
Формула выглядит так:
.
Для чего нам сдался этот дБм?
На всякий пожарный — некоторые производители указывают именно этот параметр, характеризуя богатырскую мощь своих изделий.
ТАБЛИЦА ПЕРЕВОДА ДБМ В ВАТТЫ
Так ведь мало того, что мощность усилителей надумали измерять в дБм, посягнули и на святое — на чувствительность приёмной аппаратуры. Чувствительность стали определять как отношение мощности на входе приёмника к уровню мощности 1 мВт и также выражать в логарифмическом масштабе в дБм.
Куда деваться бедному крестьянину? Придётся привести таблицу и для этого бесчинства.
ТАБЛИЦА ПЕРЕВОДА ДБМ В МИКРОВОЛЬТЫ
А ещё, иногда бывает полезно знать, каким должен быть размах выходного напряжения на нагрузке, для получения заданного параметра
мощности.
Некоторые при расчёте выходной мощности пользуются простой формулой
, подставляя вместо Uд — пиковое значение (амплитудное значение,
равное максимальной амплитуде полуволны выходного сигнала).
Это не правильно, вернее правильно только для сигналов
прямоугольной формы.
Для синусоидальных, для получения точного результата надо подставлять действующее значение напряжения —
.
Лучше понять, что такое амплитудное значение, и как найти действующее для различных форм сигналов можно на странице
ссылка на страницу.
ЗАВИСИМОСТЬ АМПЛИТУДЫ НАПРЯЖЕНИЯ ОТ МОЩНОСТИ
ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ ОТ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Таблица Преобразование DBm в МВт
Иногда нужно определить мощность передатчика не в dBm а в милиВатт. Чтобы быстрее преобразовать можно использовать данную таблицу, которая облегчит весь данный процесс:
dBm | мW |
0 | 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 |
дБм — dBm — qwe.wiki
дБм (иногда дБ мВт или децибел-милливатт) является единицей уровня , используемого для указания того, что отношение мощности выражается в децибелах (дБ) , со ссылкой на один милливатт (мВт). Он используется в радио, СВЧ и волоконно-оптических сетей связи в качестве удобного измерения абсолютной мощности из — за его способности , чтобы выразить как очень большие и очень малые значения в краткой форме по сравнению с дБВт , который ссылается на один ватт (1000 мВт ).
Поскольку он ссылается на ватт , это абсолютный блок, используемый при измерении абсолютной мощности. Для сравнения, в децибелах ( дБ ) представляет собой безразмерное блок , используемый для количественного соотношения между двумя значениями, такие как отношение сигнал-шум . ДБм также безразмерная , но так как он сравнивает с фиксированным опорным значением рейтинга дБм является абсолютным.
В аудио и телефонии, дБй, как правило, ссылаются относительно импеданса 600 Ом, в то время как в радиочастотной работе дОго, как правило, ссылаются по отношению к импедансу 50 Ом.
блок преобразования
Уровень мощности 0 дБм соответствует мощности 1 мВт. 10 дБ увеличение уровня эквивалентно увеличению 10-кратной мощности. А 3 дБ увеличение уровня приблизительно эквивалентно удвоению мощности, что означает, что уровень 3 дБм приблизительно соответствует мощности 2 мВт. Аналогичным образом, для каждого снижения на 3 дБ в уровне, мощность снижается примерно наполовину, что делает -3 дБм соответствует мощности приблизительно 0,5 мВт.
Чтобы выразить произвольную мощность P в качестве мВт х в дОм, или наоборот, могут быть использованы следующие эквивалентные выражения:
- Икс знак равно 10 журнал 10 п 1 мВт , п знак равно 1 мВт ⋅ 10 Икс 10 , {\ Displaystyle {\ начинаются {выровнены} х & = 10 \ лог _ {10} {\ гидроразрыва {Р} {1 ~ {\ текст {мВт}}}}, \\ Р & = 1 ~ {\ текст {мВт}} \ CDOT 10 ^ {\ гидроразрыва {х} {10}}, \ {конец выровнен}}}
В качестве альтернативы, с помощью 1 Вт в качестве опорного значения вместо 1 мВт
- Икс знак равно 30 + 10 журнал 10 п 1 W , п знак равно 1 W ⋅ 10 Икс — 30 10 , {\ Displaystyle {\ начинаются {выровнены} х & = 30 + 10 \ лог _ {10} {\ гидроразрыва {Р} {1 ~ {\ текст {W}}}}, \\ Р & = 1 ~ {\ текст {Ш }} \ CDOT 10 ^ {\ гидроразрыва {х-30} {10}}, \ {конец выровнен}}}
Ниже приводится сводная таблица полезных дел:
Уровень мощности | Мощность | Заметки |
---|---|---|
80 дБм | 100 кВт | Типичная мощность передачи по радио FM станции с 50-километровой (31 миль) диапазона |
62 дБм | 1,588 кВт = Ш тысячу пятьсот восемьдесят восемь | 1500 Вт является максимальной правовой выходной мощностью американской радиолюбитель станции. |
60 дБм | 1 кВт = 1000 Вт | Типичный комбинированный излучаемой РЧ мощность микроволновой печи элементов |
55 дБм | ~ 300 Вт | Типичная одноканальный РЧ выходной мощности в Ku-диапазоне геостационарного спутника |
50 дБм | 100 Вт | Типичное общее тепловое излучение человеческого тела , пик при 31,5 ТГц (9,5 мкм) Типичная максимальная выходная мощность от радиолюбительской ВЧ приемопередатчика |
40 дБм | 10 Вт | Типичный ПЛК мощность передачи |
37 дБм | 5 Вт | Типичная максимальная выходная мощность от портативного радиолюбительским VHF / UHF приемопередатчика |
36 дБм | 4 Вт | Типичная максимальная выходная мощность для СИ-БИ станции (27 МГц) во многих странах |
33 дБм | 2 Вт | Максимальный выходной сигнал от UMTS / 3G мобильного телефона (мощность Класс 1 мобильных телефоны) Максимальный выход из GSM850 / 900 мобильного телефона |
30 дБм | 1 Вт = 1000 мВт | DCS или GSM 1800/1900 МГц мобильный телефон. ЭИИМ стандарта IEEE 802.11a (20 МГц шириной канала) в любом 5 ГГц поддиапазона 2 (5,470-5,725 МГц) при условии , что передатчики также IEEE 802.11h-совместимый, или U-NII -3 (5,725-5,825 МГц). Первый из них является ЕС только, последний только США. Кроме того , максимальная мощность разрешена FCC для американских лицензиатов радиолюбителей летать самолеты радиоуправляемых или эксплуатацию модели RC любого другого типа на любительских диапазонах радио в США. |
29 дБм | 794 мВт | |
28 дБм | 631 мВт | |
27 дБм | 500 мВт | Типичная сотовый телефон мощность передачи Максимальный выходной сигнал от мобильного телефона UMTS / 3G (мощность Класс 2 мобильных) |
26 дБм | 400 мВт | |
25 дБм | 316 мВт | |
24 дБм | 251 мВт | Максимальный выходной сигнал от мобильного телефона UMTS / 3G (мощность Класс 3 мобильных телефонов) 1,880-1,900 МГц DECT (250 мВт на канал 1,728 кГц). ЭИИМ для беспроводной локальной сети IEEE 802.11a (20 МГц шириной каналов) либо в 5 ГГц поддиапазона 1 (5,180-5,320 МГц) или U-NII -2 & -W диапазоны (5,250-5,350 МГц и 5,470-5,725 МГц соответственно). Первый из них является ЕС только, последний только США. |
23 дБм | 200 мВт | ЭИИМ для IEEE 802.11n беспроводной локальной сети 40 МГц шириной (5 мВт / МГц) каналов в 5 ГГц поддиапазона 4 (5,735-5,835 МГц, только в США) или 5 ГГц поддиапазон 2 (5,470-5,725 МГц, ЕС только). Также относится к 20 МГц-шириной (10 мВт / МГц) IEEE 802.11a беспроводной локальной сети в 5 ГГц поддиапазоне 1 (5,180-5,320 МГц) , если также IEEE 802.11h-совместимый ( в противном случае только 3 мВт / МГц → 60 мВт при невозможности динамически отрегулировать мощность передачи, и только 1,5 мВт / МГц → 30 мВт , когда передатчик также не может динамически выбирать частоты ). |
22 дБм | 158 мВт | |
21 дБм | 125 мВт | Максимальный выходной сигнал от мобильного телефона UMTS / 3G (мощность Класс 4 мобильных телефонов) |
20 дБм | 100 мВт | ЭИИМ для IEEE 802.11b / г беспроводной локальной сети 20 МГц шириной канала в 2,4 ГГц Wi-Fi / ISM диапазоне (5 мВт / МГц). Bluetooth Class 1 радио. Максимальная выходная мощность от нелицензионного передатчика AM в США FCC правил 15.219 |
19 дБм | 79 мВт | |
18 дБм | 63 мВт | |
17 дБм | 50 мВт | |
15 дБм | 32 мВт | Типичная беспроводная локальная сеть мощность передачи в ноутбуках |
10 дБм | 10 мВт | |
7 дБм | 5,0 мВт | Уровень общей мощности , необходимый для проверки автоматического управления коэффициентом усиления схемы в приемнике AM |
6 дБм | 4,0 мВт | |
5 дБм | 3,2 мВт | |
4 дБм | 2,5 мВт | Bluetooth класс 2 радио, диапазон 10 м |
3 дБм | 2,0 мВт | |
2 дБм | 1,6 мВт | |
1 дБм | 1,3 мВт | |
0 дБм | 1,0 мВт = 1000 мкВт | стандарт Bluetooth (класс 3) радио, диапазон 1 м |
-1 дБм | 794 мкВт | |
-3 дБм | 501 мкВт | |
-5 дБм | 316 мкВт | |
-10 дБм | 100 мкВт | Максимальная мощность принимаемого сигнала в беспроводной сети (802.11 варианты) |
-13 дБм | 50,12 мкВт | Наберите тон для точного плана Tone найти на коммутируемой телефонной сети в Северной Америке |
-20 дБм | 10 мкВт | |
-30 дБм | 1,0 мкВт = 1000 нВт | |
-40 дБм | 100 нВт | |
-50 дБм | 10 нВт | |
-60 дБм | 1.0 нВт = 1000 пВт | Земля получает один nanowatt за квадратный метр от величины +3,5 звезды |
-70 дБм | 100 пВт | |
-73 дБм | 50,12 пВт | Уровень сигнала «S9», сильный сигнал, на метр S типичного ветчины или коротковолновый приемник радио |
-80 дБм | 10 пВт | |
-100 дБм | 0,1 пВт | Минимальная мощность принимаемого сигнала в беспроводной сети (802.11 варианты) |
-111 дБм | 0,008 Pw = 8 Fw | Тепловой шум для коммерческих GPS полосы сигнала одноканального (2 МГц) |
-127,5 дБм | 0,178 Fw = 178 Aw | Типичная мощность принимаемого сигнала от GPS спутника |
-174 дБм | 0,004 Aw = 4 ZW | Тепловой шум для полосы пропускания 1 Гц при комнатной температуре (20 ° С) |
-192,5 дБм | 0,056 ZW = 56 YW | Тепловой шум для полосы пропускания 1 Гц в космическом пространстве (4 Кельвинов ) |
-∞ дБм | 0 Вт | Ноль питания не хорошо выраженный в дБм (значение минус бесконечность ) |
Интенсивность сигнала (мощность на единицу площади) может быть преобразован в мощности принимаемого сигнала путем умножения на квадрат длины волны , и делением на 4p (см свободного пространства потери на трассе ).
В Департаменте оборона Соединенных Штатов практики невзвешенная измерения обычно понимаются, относятся к определенной полосе пропускания , которая должна быть указана или подразумеваемой.
В европейской практике, псофометрическое взвешивание может быть, как указано контекстом, что эквивалентно dBm0p , который является предпочтительным.
В аудио, 0 дБм часто соответствует приблизительно 0,775 вольт, так как 0,775 рассеивает 1 мВт в 600 Ω нагрузки. Соответствующий уровень напряжения равен 0 дБ , без ограничений на 600 Ом. С другой стороны , для РЧ ситуаций с 50 Ω нагрузки, 0 дБм соответствует приблизительно 0,224 вольт, так как 0,224 V рассеивает 1 мВт в 50 Ω нагрузке.
ДБм не является частью Международной системы единиц и , следовательно , не рекомендуется из использования в документах или систем , которые прилипают к системе единиц СИ (соответствующая единица СИ является ватт). Однако блок децибел (дБ), без суффикса «м», принимается для использования наряду с единицами СИ.
Выражение в дОм , как правило , используется для оптических и электрических измерений мощности, а не для других видов энергии (например, тепловой). Перечисление на уровнях мощности в ваттах доступно , что включает в себя множество примеров , не обязательно связан с электрической или оптической мощностью.
ДБм впервые был предложен в качестве отраслевого стандарта в газете «Новый стандарт громкости Индикатор и Reference Level».
Смотрите также
Рекомендации
Эта статья включает в себя материалы для общественности области от Администрации общих служб документа «Федерального стандарт 1037C» (в поддержке MIL-STD-188 ).