Единицы измерение уровня сигнал

Содержание
  1. 2.1.1 Основные единицы измерения в телекоммуникации
  2. Радиочастотные характеристики
  3. Содержание
  4. Единицы измерения
  5. Герц (Гц, Hz)
  6. Ватт (Вт, W)
  7. Децибел (дБ, dB)
  8. Децибел по мощности (дБм, дБВт, dBm, dBW)
  9. Характеристики
  10. Излучаемая мощность
  11. Эффективная изотропно излучаемая мощность
  12. Основное излучение
  13. Внеполосные излучения
  14. Побочные излучения
  15. Полоса пропускания
  16. Модуляция
  17. Спектральная плотность мощности
  18. Класс излучения
  19. Напряженность магнитного поля
  20. Примечания
  21. См. также
  22. Ссылки
  23. 2.1.1 Основные единицы измерения в телекоммуникации
  24. Радиочастотные характеристики
  25. Содержание
  26. Единицы измерения
  27. Герц (Гц, Hz)
  28. Ватт (Вт, W)
  29. Децибел (дБ, dB)
  30. Децибел по мощности (дБм, дБВт, dBm, dBW)
  31. Характеристики
  32. Излучаемая мощность
  33. Эффективная изотропно излучаемая мощность
  34. Основное излучение
  35. Внеполосные излучения
  36. Побочные излучения
  37. Полоса пропускания
  38. Модуляция
  39. Спектральная плотность мощности
  40. Класс излучения
  41. Напряженность магнитного поля
  42. Примечания
  43. См. также
  44. Ссылки

2.1.1 Основные единицы измерения в телекоммуникации

Диапазон измеряемых величин.

В телекоммуникациях используется большое число различных физических величин, характеризующих, например, сигнал.
Это частота, длина волны, напряжение, мощность и др.

Таблица 2.1
Наименование Обозначение Множитель
Пико п 10 -12
Нано Н 10 -9
Микро мк 10 -6
Милли м 10 -3
Кило к 10 3
Мега М 10 6
Гига Г 10 9
Тера Т 10 12

Особенность этих физических величин состоит в их большом диапазоне значений; так, длина электромагнитной волны может меняться от сотен километров до сотен нанометров (оптический диапазон), мощность — от мегаватт до нановатт, а частота — от единиц герц до терагерц. В таблице даны значения приставок единиц измерения, которые надо хорошо усвоить. Это поможет вам в сравнении физических величин, умении оценивать физическую реализуемость результатов расчетов и экспериментов.

Понятие децибел. Очень важной величиной, которая используется как в волоконной оптике, так и в электронике для выражения усиления или затухания в системе в целом или в ее компонентах, является децибел (дБ). Эту величину ввел Александр Грэхем Белл. Единица стала называться «бел». Одна десятичная бела называется децибел (дБ). Он ввел ее для измерения силы звука.

Человеческое ухо воспринимает силу звука логарифмически. Так, уровень в 100 ватт по сравнению с уровнем в 10 ватт для человеческого уха слышится громче в два раза (но не в 10 раз). Возрастание силы звука на один децибел является примерно наименьшим приростом, которое способно различить человеческое ухо.

Эта единица измерения используется в настоящее время в качестве основы для измерений относительных уровней мощностей, напряжений и других физических величин. Транзистор, например, может усиливать сигнал, увеличивая амплитуду его напряжения, тока или мощности. Это увеличение называется усилением. Аналогично, затухание — это уменьшение напряжения, тока или мощности при распространении сигнала по линии связи.

Основные уравнения, определяющие децибел, следующие:

где U — напряжение, I — ток и P — мощность. Децибел, таким образом, характеризует отношение двух напряжений, токов или мощностей. Необходимо отметить, что в случае напряжения и тока отношение логарифмов умножается на 20, а в случае мощности на 10.

Разобраться в децибелах поможет одно общее правило. При измерении мощности потери в 3 дБ означают уменьшение мощности на 50%, т.е. если была мощность 1 мВт, то будет 0,5 мВт. Аналогично увеличение на 3 дБ означает удвоение мощности: 1мВт превращается в 2 мВт. Для напряжения или тока удвоение или уменьшение вдвое будет происходить при изменении на 6 дБ, поскольку, как видно из приведенных выше уравнений, для тока и напряжения коэффициент равен не 10, а 20. При прокладке кабелей практически всегда приходится иметь дело с мощностью.

В случае мощности правило децибел выглядит так:

  • 20 дБ = 100-кратное возрастание мощности;
  • 10 дБ = 10-кратное возрастание мощности;
  • 3 дБ = двукратное возрастание мощности.
  • -3 дБ = двукратная потеря мощности;
  • -6 дБ = 75%-ная потеря мощности (остается 25%);
  • -10 дБ = 90%-ная потеря мощности (остается 10%);
  • -20 дБ = 99%-ная потеря мощности (остается 1%);
  • -30 дБ = 99,9%-ная потеря мощности (остается 0,1%);
  • -40 дБ = 99,99%-ная потеря мощности (остается 0,01%).

    При всего лишь -20 дБ теряется 99% мощности. Если исходный сигнал имеет мощность 1 мВт, то при -20 дБ остается только 0,01 мВт (10 микроватт). Мощность падает на два порядка в 100 раз.

    В волоконной оптике, как правило, имеют дело с затуханием оптической мощности. По мере перемещения по волокну свет теряет свою мощность. Эти потери выражаются в децибелах. Затухание, выраженное в децибелах, имеет отрицательную величину.

    Иногда в соотношении, используемом для определения затухания или усиления, используется постоянное значение Pin. В волоконной оптике обычно используется величина в 1 милливатт (мВт).

    дБм (dBm) означает «децибел, соотнесенный к милливатту». Единицы дБм часто используются инженерами и техниками.

    Соотношение мощности и единиц, дБм
    10 мВт = +10 дБм 10 мкВт = -20 дБм
    5 мВт = +7 дБм 1 мкВт = -30 дБм
    1 мВт = 0 дБм 100 нВт = -40 дБм
    500 мкВт = -3 дБм 10 нВт = -50 дБм
    100 мкВт =-10 дБм 1 нВт = -60 дБм
    50 мкВт = -13 дБм 100 пВт = -70 дБм

    Объем и скорость передачи информации. Объем информации измеряется в битах.

    Бит — это минимальное количество информации, составляющее выбор одного из двух возможных вариантов. Когда создается возможность дать ответ на любой вопрос «да» или «нет», то это и есть один бит информации, т.е. в этом случае меньше бита информации не бывает.

    Бит — это абстрактное понятие, которое обеспечивает количественное измерение информации, доступное компьютерным системам.

    Математически нам проще всего «битовую информацию» описывать числовыми методами, а именно двоичными числами, которые составляются из цифр «0» и «1».

    Сколько передается «ноликов» или «единичек» — столько передается битов информации.

    Для кодирования разнообразных вариаций в какой-либо области знаний (например, даже обычного текста, не говоря уже о звуковой или цветовой информации) одного бита информации мало. Для кодирования разнообразных вариаций требуется увеличение разрядности двоичного числа (его удлинении). Двоичные числа формируются с фиксированной разрядностью, такая совокупность разрядов получила название «байт».

    Байт — последовательность из восьми бит, рассматриваемая как одно целое.

    Современные объемы характеризуются объемами в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах, терабайтах

    Рассмотрим книгу объемом 100 000 слов, содержащую, например, 250 страниц, причем допустим, что каждое слово состоит в среднем из пяти букв. При использовании для преобразования текста в цифровую форму каждая буква кодируется восемью двоичными цифрами. Таким образом, один байт может принимать 28 = 256 различных значений, причем, учитываются все строчные и прописные буквы, цифры, промежутки между словами и знаки препинания. Тогда общий объем содержащейся в книге информации составит 4 Мбит.

    Производимые в настоящее время оптические носители информации позволяют хранить 210, 650, 700, 4700 Мбайт.

    Производимые современной промышленностью устройства хранения данных (жесткий диск) могут достигать объема нескольких Тбайт и их объемы с каждым годом возрастают.

    Пропускная способность канала. Под пропускной способностью канала понимают максимально достижимую скорость передачи полезной информации в бит/с. В качестве ограничений обычно выступают протяженность канала, тип среды, мощность передатчика, чувствительность приемника, занимаемая полоса частот, характеристики помех и шумов, допустимая доля ошибок.

    Если раньше сети работали обычно со скоростью 10 Мбит/с, то сейчас сети поддерживают 100 и 1000 Мбит/с. Причем Internet трафик, в настоящие время, в телекоммуникационных сетях общего пользования превышает голосовой трафик.

    Понятие скорости передачи. Скорость передачи — это количество бит в единицу времени (В) [бит/с].

    Различные услуги электросвязи требуют различных скоростей передачи. Например, факсимильная передача одной страницы текста формата А4 (210х297 мм), в зависимости от степени обработки сигналов, требует от 200 кбит/с до 2 Мбит/с. Аналоговая передача видеосигнала требует в реальном масштабе времени до 6 МГц, а цифровая передача 130-600 Мбит/с. Современные скорости локальных вычислительных сетей составляют от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с. Требования к скоростям речевого и видеосигнала могут существенно различаться в зависимости от вида обработки.

    Звуковой канал. Для обеспечения разборчивости речи требуется полоса частот около 3 кГц, лежащая в диапазоне от 300 Гц до 3,4 кГц для обычной стандартной телефонной сети. На практике по цифровому телефонному каналу эта полоса частот передается со скоростью 64 кбит/с. При этом аналоговый сигнал дискретизируется с интервалом 125 мкс (частота дискретизации fs =8 кГц), а каждый отсчет кодируется 8-битовым словом.

    Связь между скоростью передачи и расчетной частотой зависит от используемого метода кодирования сигналов. Например, для кодирования без возврата к нулю — аналогично обычным цифровым данным (высокий уровень означает 1, а низкий 0), расчетная частота для линии связи в 100 МГц равна скорости передачи данных 100 Мбит/с.

    Шум. Шумом называется любое возмущение электрического или оптического характера, отличное от полезного сигнала. Сигнал несет полезную информацию, а шум является чем-то дополнительным и бесполезным. Любой канал связи подвержен воздействию шумов. Слишком слабый сигнал невозможно различить на фоне шума, для этого необходимо либо уменьшить уровень шума, либо усилить сигнал. В процессе усиления в приемном устройстве усиливается не только сигнал, но и шум. Некоторые виды шума можно отфильтровать с помощью электронных фильтров. Удобно иметь уровень сигнала более высокий по сравнению с уровнем шума, а еще лучше иметь сильный сигнал и слабый шум.

    Примером шумов может служить так называемая перекрестная помеха. Когда во время телефонного звонка происходит коммутация двух различных телефонных линий, в результате чего вы можете у себя в трубке слышать то, что говорят другие люди. Это искусственный шум. В отличие от искусственных, многие типы естественных шумов устранить нельзя, поскольку они появляются в результате природных явлений. Вам, наверное, знакомо характерное потрескивание в радиоприемнике, которое вызвано разрядами молнии в атмосфере Земли. Это пример атмосферных шумов (atmospheric noise). Кроме эффектов, связанных с природными процессами, протекающими в атмосфере и на поверхности Земли, существуют внешние шумы, которые называются космическими. Эти шумы заметны лишь на частотах до 1 ГГц.

    Электрический шум можно определить как нежелательную энергию, которая сопровождает сигнал в электронной системе внутренние шумы. В любой точке системы, кроме сигнала, всегда присутствуют шумы. Это явление — неотъемлемое свойство электронной цепи.

    Тепловой шум. Вследствие теплового возбуждения атомов проводника или резистора в веществе возникают свободные электроны. Возникающий при этом шум носит название теплового шума, так как его энергия возрастает с увеличением температуры.

    где k — постоянная Больцмана, равная 1,38*10 -23 Дж/К; Т — абсолютная температура, выраженная в градусах по шкале Кельвина, К; ΔF — рассматриваемая ширина полосы частот, например полоса пропускания измерительного прибора или системы.

    Можно предположить, что присутствие шумов в системе приводит к нарушению её работоспособности. Однако на самом деле большинство систем функционирует вполне нормально, если уровень шумов не превышает заданного уровня.

    В большинстве случаев абсолютный уровень мощности шума редко является тем параметром, по которому пользователь может оценить качество системы. Как правило, для этой цели удобней пользоваться отношением мощностей сигнала и шума. Отношение сигнал/шум (S/N) — общепринятый способ выражения качества сигнала в системе. Это отношение выражается обычно в дБ средней энергии сигнала к средней энергии шумов различной природы.

    где S — мощность сигнала в Вт, N мощность шума в Вт.
    Часто реальные системы работают в очень большом динамическом диапазоне, который простирается на два или три порядка величин; при этом приходится иметь дело как с очень малыми, так и с очень большими значениями отношения сигнал/шум.

    Итак, очевидно, что именно отношение мощностей сигнала и шума, а не их абсолютные значения, является определяющим параметром качества системы.

    Типичные значения приемлемого отношения сигнал/шум составляют около 16 дБ — для передачи речи с низким качеством и до 30 дБ — для коммерческих телефонных систем, наконец, 50-60 дБ для высококачественного радиовещания музыкальных программ.

    Пример. Пусть входное сопротивление усилителя ТВ приемника равно 500 Ом, сигнал на выходе равен 1 мВ. Полоса частот сигнала 10 МГц, температура сопротивления нагрузки — 27°С. Тогда мощность сигнала на нагрузке

    эквивалентная мощность шума:

    N = kTsΔF = 1.38*10 -23 *300*10 6 = 4.14*10 -14 Вт,

    а отношение сигнал/шум на нагрузке:

    S/N (дБ)=10log10(0.002 мВт/4.14*10 -14 Вт)=48 дБ

    Еще одним преимуществом выражения отношения С/Ш в децибелах является то, что общее отношение сигнал/шум при соединении нескольких отдельных электрических цепей определяется как сумма отдельных отношений С/Ш всех цепей, а не их произведение.

    Скорость передачи реального канала связи зависит не только от полосы пропускания, но и от отношения сигнал/шум.
    Теоретическую максимальную скорость передачи для реального канала связи можно вычислить, используя теорему Шеннона:

    где C — скорость передачи данных в бит/с; ΔF — полоса пропускания канала в герцах; S — мощность сигнала в ваттах; Т — мощность шума в ваттах.

    Из этой формулы можно видеть, что увеличение полосы пропускания или увеличение отношения сигнала к шуму позволяет увеличить скорость передачи данных и что сравнительно небольшое увеличение полосы пропускания эквивалентно гораздо большему увеличению отношения сигнала к шуму.

    Для цифровых систем существует аналог отношения сигнал — шум, который называется отношение бит/ошибка (ВЕR).

    BER = (Число ошибочных битов) / (Всего битов).

    Данный параметр является отношением объема неправильно принятой информации к общему объему переданной информации, выраженной в битах. Отношение 10 -9 означает, что при передаче одного миллиарда бит информации была допущена одна ошибка. Подобно S/N требования к величине отношения бит/ошибка зависят от области применения и многих других факторов. Лучшее S/N подразумевает лучшее отношение ВЕR.

    Источник

    Радиочастотные характеристики

    Оформление разрешительных документов для ввоза РЭС и ВЧУ:

    В данной статье перечислены основные величины и радиочастотные характеристики, используемые и определенные в решениях Государственной комиссии по радиочастотам и измеряемые в Главном Радиочастотном Центре [1] (ГРЧЦ).

    Содержание

    Единицы измерения

    Герц (Гц, Hz)

    Герц — единица измерения периодических процессов, которая показывает, сколько раз измеряемый процесс совершается за одну секунду. В случае измерения радиоволн показывает их частоту колебаний. 1 Герц соответствует 1 колебанию радиоволны в секунду, что на практике довольно мало, поэтому используют кратные единицы: килогерц (кГц), мегагерц (МГц), гигагерц (ГГц) и в редких случаях терагерц (ТГц) [2] . Как правило, в системах связи используются высокие частоты порядка сотен-тысяч мегагерц.

    Например, мобильные телефоны работают в диапазоне частот от 900 (GSM) до 2600 МГц (LTE), а микроволновые печи излучают радиоволны с частотой 2400 МГц.

    Что измеряется в Гц:

    • Полосы частот РЭС
    • Частота излучения ВЧУ

    Ватт (Вт, W)

    Ватт — основная единица измерения мощности. Определяет количество энергии, потребляемой или выделяемой за определенный промежуток времени.

    Что измеряется в Вт:

    • Мощность РЭС/ВЧУ
    • Потребляемая мощность устройства

    Децибел (дБ, dB)

    Децибел является логарифмической единицей измерений и выражает отношение двух значений одной величины. Эта единица не включена в Международную Систему единиц (СИ), однако широко используется в системах связи и многих других технических областях, так как позволяет сравнить две величины любой природы, единственным требованием является, чтобы эти величины были выражены в одинаковых единицах.

    Децибел является десятой частью основной, более крупной, величины — Бела. Бел — это десятичный логарифм отношения двух мощностей. Если известны две мощности Р1 и Р2, то их отношение, выраженное в белах, определяется формулой: Но на практике бел оказался слишком крупной величиной, поэтому используется их десятая часть — децибелы:

    Логарифмический способ представления чисел часто оказывается очень удобным, так как позволяет заменить умножение — сложением, деление — вычитанием, возведение в степень умножением, а извлечение корня — делением.

    Что измеряется в дБ:

    • Коэффициент усиления
    • Громкость звука
    • Отношение сигнал/шум
    • Затухание сигнала

    Децибел по мощности (дБм, дБВт, dBm, dBW)

    Если принять за нулевой уровень какую-либо величину, то с ней можно сравнивать любую другую величину, например, если это милливатт, то появится величина дБм, если ватт — дБВт. Она имеет определенный физический смысл — отношение измеряемой величины к эталонной — 1 милливатту или 1 ватту. На практике используется наравне с ваттами в основном для измерения мощности сигналов.

    При необходимости быстрого перевода дБм в Вт и наоборот можно воспользоваться одним из онлайн калькуляторов [3] .

    Что измеряется в дБм:

    • Уровень сигнала в сотовых сетях
    • Чувствительность приемников
    • Мощность WiFi-роутера

    Характеристики

    Излучаемая мощность

    Излучаемая (выходная) мощность — величина, которая характеризует, с какой амплитудой излучаются радиоволны. В большинстве случаев полностью определяет дальность действия устройства. Обычно измеряется в Вт или дБм.

    Эффективная изотропно излучаемая мощность

    Эффективная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) — характеристика мощности передатчика, учитывающая характеристики антенны и потери при передаче сигнала к ней. Является произведением мощности сигнала, подводимого к антенне, на ее коэффициент усиления и измеряется в единицах мощности (Вт, дБВт, дБм). Данная характеристика позволяет оценить реальный уровень излучений на выходе.

    Основное излучение

    Основное излучение — излучение, осуществляемое в полосе частот, необходимой для передачи сообщения с требуемой скоростью и качеством. Основное излучение осуществляется на рабочей частоте, выбор которой осуществляется изготовителем РЭС.

    Внеполосные излучения

    Помимо полезного излучения, также существуют внеполосные излучения — это излучения, которые находятся вне полосы рабочих частот, но непосредственно к ней примыкают. Они обусловлены искажениями модулирующего сигнала и неидеальностью характеристик модулятора. Внеполосные излучения нежелательны, поскольку загружают радиочастотный ресурс, однако они есть у любых радиостанций.

    Побочные излучения

    Побочные излучения — нежелательные излучения, находящееся за пределами основного излучения на частотах, кратных основной, и обусловленные любыми нелинейными процессами в радиоприемных устройствах, за исключением модуляции. Побочные излучения от любого блока, кроме антенны и ее фидера, не должны оказывать большего влияния, чем то, которое выявилось бы в случае, если бы к антенной системе подводилась максимально допустимая мощность на частоте этого побочного излучения.

    Полоса пропускания

    Полоса пропускания или ширина полосы пропускания (Bandwidth) — это диапазон частот радиоволн, в котором осуществляется основное излучение радиоэлектронного средства или высокочастотного устройства. Полоса частот устанавливается для каждого прибора таким образом, чтобы содержать не менее 90% мощности полезного сигнала.

    Модуляция

    Для простоты передачи информации по радиосвязи и ее помехоустойчивости, используется обработка сигнала — модуляция (манипуляция) — изменение характеристик высокочастотного несущего сигнала на основании информационного низкочастотного (звук, видео, данные). Выделяют несколько видов модуляции: амплитудную, частотную и фазовую. Модуляцию цифрового сигнала называют манипуляцией.

    Спектральная плотность мощности

    Спектральная плотность мощности — характеристика радиосигнала, которая описывает распределение мощности сигнала по диапазону основного излучения. Показывает энергетический спектр сигнала, то есть какой уровень мощности излучения приходится на каждую частоту.

    Класс излучения

    Для обозначения многообразия характеристик излучения, используется буквенно-цифровой код, называемый классом излучения. Данный параметр принят регламентом Международного Союза Электросвязи и описывает 3 обязательные характеристики, а также могут указываться 2 дополнительные характеристики:

    • Тип модуляции несущей (первый знак обозначения)
    • Характер модулирующего сигнала (второй знак)
    • Тип передаваемой информации (третий знак)

    Например, звуковое радиовещание АМ имеет класс излучения A3E, звуковое радиовещание FM — F3E.

    Напряженность магнитного поля

    В некоторых низкочастотных системах связи, использующих свойства магнитного поля (например, RFID), измеряется максимальная напряженность магнитного поля на расстоянии 10 метров, которая характеризует мощность устройства.

    Примечания

    См. также

    Ссылки

    РЭС и ВЧУ
    Радиоэлектронные средства и высокочастотные устройства
    Основные НПА
    Решение ЕЭК №30 от 21 апреля 2015 г.
    Перечень 2.16
    Положение Приложение 15
    Основные Решения ГКРЧ
    Услуги IFCG
    Энциклопедия IFCG — открытый информационный ресурс для участников и экспертов в области ВЭД.

    Если Вам требуются услуги по таможенному оформлению, получению разрешительных документов или у Вас есть вопросы, свяжитесь с нами — Контакты IFCG.

    В частности, мы готовы оказать услуги по оформлению следующих разрешительных документов для ввоза РЭС (ВЧУ):

    Источник

    2.1.1 Основные единицы измерения в телекоммуникации

    Диапазон измеряемых величин.

    В телекоммуникациях используется большое число различных физических величин, характеризующих, например, сигнал.
    Это частота, длина волны, напряжение, мощность и др.

    Таблица 2.1
    Наименование Обозначение Множитель
    Пико п 10 -12
    Нано Н 10 -9
    Микро мк 10 -6
    Милли м 10 -3
    Кило к 10 3
    Мега М 10 6
    Гига Г 10 9
    Тера Т 10 12

    Особенность этих физических величин состоит в их большом диапазоне значений; так, длина электромагнитной волны может меняться от сотен километров до сотен нанометров (оптический диапазон), мощность — от мегаватт до нановатт, а частота — от единиц герц до терагерц. В таблице даны значения приставок единиц измерения, которые надо хорошо усвоить. Это поможет вам в сравнении физических величин, умении оценивать физическую реализуемость результатов расчетов и экспериментов.

    Понятие децибел. Очень важной величиной, которая используется как в волоконной оптике, так и в электронике для выражения усиления или затухания в системе в целом или в ее компонентах, является децибел (дБ). Эту величину ввел Александр Грэхем Белл. Единица стала называться «бел». Одна десятичная бела называется децибел (дБ). Он ввел ее для измерения силы звука.

    Человеческое ухо воспринимает силу звука логарифмически. Так, уровень в 100 ватт по сравнению с уровнем в 10 ватт для человеческого уха слышится громче в два раза (но не в 10 раз). Возрастание силы звука на один децибел является примерно наименьшим приростом, которое способно различить человеческое ухо.

    Эта единица измерения используется в настоящее время в качестве основы для измерений относительных уровней мощностей, напряжений и других физических величин. Транзистор, например, может усиливать сигнал, увеличивая амплитуду его напряжения, тока или мощности. Это увеличение называется усилением. Аналогично, затухание — это уменьшение напряжения, тока или мощности при распространении сигнала по линии связи.

    Основные уравнения, определяющие децибел, следующие:

    где U — напряжение, I — ток и P — мощность. Децибел, таким образом, характеризует отношение двух напряжений, токов или мощностей. Необходимо отметить, что в случае напряжения и тока отношение логарифмов умножается на 20, а в случае мощности на 10.

    Разобраться в децибелах поможет одно общее правило. При измерении мощности потери в 3 дБ означают уменьшение мощности на 50%, т.е. если была мощность 1 мВт, то будет 0,5 мВт. Аналогично увеличение на 3 дБ означает удвоение мощности: 1мВт превращается в 2 мВт. Для напряжения или тока удвоение или уменьшение вдвое будет происходить при изменении на 6 дБ, поскольку, как видно из приведенных выше уравнений, для тока и напряжения коэффициент равен не 10, а 20. При прокладке кабелей практически всегда приходится иметь дело с мощностью.

    В случае мощности правило децибел выглядит так:

  • 20 дБ = 100-кратное возрастание мощности;
  • 10 дБ = 10-кратное возрастание мощности;
  • 3 дБ = двукратное возрастание мощности.
  • -3 дБ = двукратная потеря мощности;
  • -6 дБ = 75%-ная потеря мощности (остается 25%);
  • -10 дБ = 90%-ная потеря мощности (остается 10%);
  • -20 дБ = 99%-ная потеря мощности (остается 1%);
  • -30 дБ = 99,9%-ная потеря мощности (остается 0,1%);
  • -40 дБ = 99,99%-ная потеря мощности (остается 0,01%).

    При всего лишь -20 дБ теряется 99% мощности. Если исходный сигнал имеет мощность 1 мВт, то при -20 дБ остается только 0,01 мВт (10 микроватт). Мощность падает на два порядка в 100 раз.

    В волоконной оптике, как правило, имеют дело с затуханием оптической мощности. По мере перемещения по волокну свет теряет свою мощность. Эти потери выражаются в децибелах. Затухание, выраженное в децибелах, имеет отрицательную величину.

    Иногда в соотношении, используемом для определения затухания или усиления, используется постоянное значение Pin. В волоконной оптике обычно используется величина в 1 милливатт (мВт).

    дБм (dBm) означает «децибел, соотнесенный к милливатту». Единицы дБм часто используются инженерами и техниками.

    Соотношение мощности и единиц, дБм
    10 мВт = +10 дБм 10 мкВт = -20 дБм
    5 мВт = +7 дБм 1 мкВт = -30 дБм
    1 мВт = 0 дБм 100 нВт = -40 дБм
    500 мкВт = -3 дБм 10 нВт = -50 дБм
    100 мкВт =-10 дБм 1 нВт = -60 дБм
    50 мкВт = -13 дБм 100 пВт = -70 дБм

    Объем и скорость передачи информации. Объем информации измеряется в битах.

    Бит — это минимальное количество информации, составляющее выбор одного из двух возможных вариантов. Когда создается возможность дать ответ на любой вопрос «да» или «нет», то это и есть один бит информации, т.е. в этом случае меньше бита информации не бывает.

    Бит — это абстрактное понятие, которое обеспечивает количественное измерение информации, доступное компьютерным системам.

    Математически нам проще всего «битовую информацию» описывать числовыми методами, а именно двоичными числами, которые составляются из цифр «0» и «1».

    Сколько передается «ноликов» или «единичек» — столько передается битов информации.

    Для кодирования разнообразных вариаций в какой-либо области знаний (например, даже обычного текста, не говоря уже о звуковой или цветовой информации) одного бита информации мало. Для кодирования разнообразных вариаций требуется увеличение разрядности двоичного числа (его удлинении). Двоичные числа формируются с фиксированной разрядностью, такая совокупность разрядов получила название «байт».

    Байт — последовательность из восьми бит, рассматриваемая как одно целое.

    Современные объемы характеризуются объемами в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах, терабайтах

    Рассмотрим книгу объемом 100 000 слов, содержащую, например, 250 страниц, причем допустим, что каждое слово состоит в среднем из пяти букв. При использовании для преобразования текста в цифровую форму каждая буква кодируется восемью двоичными цифрами. Таким образом, один байт может принимать 28 = 256 различных значений, причем, учитываются все строчные и прописные буквы, цифры, промежутки между словами и знаки препинания. Тогда общий объем содержащейся в книге информации составит 4 Мбит.

    Производимые в настоящее время оптические носители информации позволяют хранить 210, 650, 700, 4700 Мбайт.

    Производимые современной промышленностью устройства хранения данных (жесткий диск) могут достигать объема нескольких Тбайт и их объемы с каждым годом возрастают.

    Пропускная способность канала. Под пропускной способностью канала понимают максимально достижимую скорость передачи полезной информации в бит/с. В качестве ограничений обычно выступают протяженность канала, тип среды, мощность передатчика, чувствительность приемника, занимаемая полоса частот, характеристики помех и шумов, допустимая доля ошибок.

    Если раньше сети работали обычно со скоростью 10 Мбит/с, то сейчас сети поддерживают 100 и 1000 Мбит/с. Причем Internet трафик, в настоящие время, в телекоммуникационных сетях общего пользования превышает голосовой трафик.

    Понятие скорости передачи. Скорость передачи — это количество бит в единицу времени (В) [бит/с].

    Различные услуги электросвязи требуют различных скоростей передачи. Например, факсимильная передача одной страницы текста формата А4 (210х297 мм), в зависимости от степени обработки сигналов, требует от 200 кбит/с до 2 Мбит/с. Аналоговая передача видеосигнала требует в реальном масштабе времени до 6 МГц, а цифровая передача 130-600 Мбит/с. Современные скорости локальных вычислительных сетей составляют от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с. Требования к скоростям речевого и видеосигнала могут существенно различаться в зависимости от вида обработки.

    Звуковой канал. Для обеспечения разборчивости речи требуется полоса частот около 3 кГц, лежащая в диапазоне от 300 Гц до 3,4 кГц для обычной стандартной телефонной сети. На практике по цифровому телефонному каналу эта полоса частот передается со скоростью 64 кбит/с. При этом аналоговый сигнал дискретизируется с интервалом 125 мкс (частота дискретизации fs =8 кГц), а каждый отсчет кодируется 8-битовым словом.

    Связь между скоростью передачи и расчетной частотой зависит от используемого метода кодирования сигналов. Например, для кодирования без возврата к нулю — аналогично обычным цифровым данным (высокий уровень означает 1, а низкий 0), расчетная частота для линии связи в 100 МГц равна скорости передачи данных 100 Мбит/с.

    Шум. Шумом называется любое возмущение электрического или оптического характера, отличное от полезного сигнала. Сигнал несет полезную информацию, а шум является чем-то дополнительным и бесполезным. Любой канал связи подвержен воздействию шумов. Слишком слабый сигнал невозможно различить на фоне шума, для этого необходимо либо уменьшить уровень шума, либо усилить сигнал. В процессе усиления в приемном устройстве усиливается не только сигнал, но и шум. Некоторые виды шума можно отфильтровать с помощью электронных фильтров. Удобно иметь уровень сигнала более высокий по сравнению с уровнем шума, а еще лучше иметь сильный сигнал и слабый шум.

    Примером шумов может служить так называемая перекрестная помеха. Когда во время телефонного звонка происходит коммутация двух различных телефонных линий, в результате чего вы можете у себя в трубке слышать то, что говорят другие люди. Это искусственный шум. В отличие от искусственных, многие типы естественных шумов устранить нельзя, поскольку они появляются в результате природных явлений. Вам, наверное, знакомо характерное потрескивание в радиоприемнике, которое вызвано разрядами молнии в атмосфере Земли. Это пример атмосферных шумов (atmospheric noise). Кроме эффектов, связанных с природными процессами, протекающими в атмосфере и на поверхности Земли, существуют внешние шумы, которые называются космическими. Эти шумы заметны лишь на частотах до 1 ГГц.

    Электрический шум можно определить как нежелательную энергию, которая сопровождает сигнал в электронной системе внутренние шумы. В любой точке системы, кроме сигнала, всегда присутствуют шумы. Это явление — неотъемлемое свойство электронной цепи.

    Тепловой шум. Вследствие теплового возбуждения атомов проводника или резистора в веществе возникают свободные электроны. Возникающий при этом шум носит название теплового шума, так как его энергия возрастает с увеличением температуры.

    где k — постоянная Больцмана, равная 1,38*10 -23 Дж/К; Т — абсолютная температура, выраженная в градусах по шкале Кельвина, К; ΔF — рассматриваемая ширина полосы частот, например полоса пропускания измерительного прибора или системы.

    Можно предположить, что присутствие шумов в системе приводит к нарушению её работоспособности. Однако на самом деле большинство систем функционирует вполне нормально, если уровень шумов не превышает заданного уровня.

    В большинстве случаев абсолютный уровень мощности шума редко является тем параметром, по которому пользователь может оценить качество системы. Как правило, для этой цели удобней пользоваться отношением мощностей сигнала и шума. Отношение сигнал/шум (S/N) — общепринятый способ выражения качества сигнала в системе. Это отношение выражается обычно в дБ средней энергии сигнала к средней энергии шумов различной природы.

    где S — мощность сигнала в Вт, N мощность шума в Вт.
    Часто реальные системы работают в очень большом динамическом диапазоне, который простирается на два или три порядка величин; при этом приходится иметь дело как с очень малыми, так и с очень большими значениями отношения сигнал/шум.

    Итак, очевидно, что именно отношение мощностей сигнала и шума, а не их абсолютные значения, является определяющим параметром качества системы.

    Типичные значения приемлемого отношения сигнал/шум составляют около 16 дБ — для передачи речи с низким качеством и до 30 дБ — для коммерческих телефонных систем, наконец, 50-60 дБ для высококачественного радиовещания музыкальных программ.

    Пример. Пусть входное сопротивление усилителя ТВ приемника равно 500 Ом, сигнал на выходе равен 1 мВ. Полоса частот сигнала 10 МГц, температура сопротивления нагрузки — 27°С. Тогда мощность сигнала на нагрузке

    эквивалентная мощность шума:

    N = kTsΔF = 1.38*10 -23 *300*10 6 = 4.14*10 -14 Вт,

    а отношение сигнал/шум на нагрузке:

    S/N (дБ)=10log10(0.002 мВт/4.14*10 -14 Вт)=48 дБ

    Еще одним преимуществом выражения отношения С/Ш в децибелах является то, что общее отношение сигнал/шум при соединении нескольких отдельных электрических цепей определяется как сумма отдельных отношений С/Ш всех цепей, а не их произведение.

    Скорость передачи реального канала связи зависит не только от полосы пропускания, но и от отношения сигнал/шум.
    Теоретическую максимальную скорость передачи для реального канала связи можно вычислить, используя теорему Шеннона:

    где C — скорость передачи данных в бит/с; ΔF — полоса пропускания канала в герцах; S — мощность сигнала в ваттах; Т — мощность шума в ваттах.

    Из этой формулы можно видеть, что увеличение полосы пропускания или увеличение отношения сигнала к шуму позволяет увеличить скорость передачи данных и что сравнительно небольшое увеличение полосы пропускания эквивалентно гораздо большему увеличению отношения сигнала к шуму.

    Для цифровых систем существует аналог отношения сигнал — шум, который называется отношение бит/ошибка (ВЕR).

    BER = (Число ошибочных битов) / (Всего битов).

    Данный параметр является отношением объема неправильно принятой информации к общему объему переданной информации, выраженной в битах. Отношение 10 -9 означает, что при передаче одного миллиарда бит информации была допущена одна ошибка. Подобно S/N требования к величине отношения бит/ошибка зависят от области применения и многих других факторов. Лучшее S/N подразумевает лучшее отношение ВЕR.

    Источник

    Радиочастотные характеристики

    Оформление разрешительных документов для ввоза РЭС и ВЧУ:

    В данной статье перечислены основные величины и радиочастотные характеристики, используемые и определенные в решениях Государственной комиссии по радиочастотам и измеряемые в Главном Радиочастотном Центре [1] (ГРЧЦ).

    Содержание

    Единицы измерения

    Герц (Гц, Hz)

    Герц — единица измерения периодических процессов, которая показывает, сколько раз измеряемый процесс совершается за одну секунду. В случае измерения радиоволн показывает их частоту колебаний. 1 Герц соответствует 1 колебанию радиоволны в секунду, что на практике довольно мало, поэтому используют кратные единицы: килогерц (кГц), мегагерц (МГц), гигагерц (ГГц) и в редких случаях терагерц (ТГц) [2] . Как правило, в системах связи используются высокие частоты порядка сотен-тысяч мегагерц.

    Например, мобильные телефоны работают в диапазоне частот от 900 (GSM) до 2600 МГц (LTE), а микроволновые печи излучают радиоволны с частотой 2400 МГц.

    Что измеряется в Гц:

    • Полосы частот РЭС
    • Частота излучения ВЧУ

    Ватт (Вт, W)

    Ватт — основная единица измерения мощности. Определяет количество энергии, потребляемой или выделяемой за определенный промежуток времени.

    Что измеряется в Вт:

    • Мощность РЭС/ВЧУ
    • Потребляемая мощность устройства

    Децибел (дБ, dB)

    Децибел является логарифмической единицей измерений и выражает отношение двух значений одной величины. Эта единица не включена в Международную Систему единиц (СИ), однако широко используется в системах связи и многих других технических областях, так как позволяет сравнить две величины любой природы, единственным требованием является, чтобы эти величины были выражены в одинаковых единицах.

    Децибел является десятой частью основной, более крупной, величины — Бела. Бел — это десятичный логарифм отношения двух мощностей. Если известны две мощности Р1 и Р2, то их отношение, выраженное в белах, определяется формулой: Но на практике бел оказался слишком крупной величиной, поэтому используется их десятая часть — децибелы:

    Логарифмический способ представления чисел часто оказывается очень удобным, так как позволяет заменить умножение — сложением, деление — вычитанием, возведение в степень умножением, а извлечение корня — делением.

    Что измеряется в дБ:

    • Коэффициент усиления
    • Громкость звука
    • Отношение сигнал/шум
    • Затухание сигнала

    Децибел по мощности (дБм, дБВт, dBm, dBW)

    Если принять за нулевой уровень какую-либо величину, то с ней можно сравнивать любую другую величину, например, если это милливатт, то появится величина дБм, если ватт — дБВт. Она имеет определенный физический смысл — отношение измеряемой величины к эталонной — 1 милливатту или 1 ватту. На практике используется наравне с ваттами в основном для измерения мощности сигналов.

    При необходимости быстрого перевода дБм в Вт и наоборот можно воспользоваться одним из онлайн калькуляторов [3] .

    Что измеряется в дБм:

    • Уровень сигнала в сотовых сетях
    • Чувствительность приемников
    • Мощность WiFi-роутера

    Характеристики

    Излучаемая мощность

    Излучаемая (выходная) мощность — величина, которая характеризует, с какой амплитудой излучаются радиоволны. В большинстве случаев полностью определяет дальность действия устройства. Обычно измеряется в Вт или дБм.

    Эффективная изотропно излучаемая мощность

    Эффективная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) — характеристика мощности передатчика, учитывающая характеристики антенны и потери при передаче сигнала к ней. Является произведением мощности сигнала, подводимого к антенне, на ее коэффициент усиления и измеряется в единицах мощности (Вт, дБВт, дБм). Данная характеристика позволяет оценить реальный уровень излучений на выходе.

    Основное излучение

    Основное излучение — излучение, осуществляемое в полосе частот, необходимой для передачи сообщения с требуемой скоростью и качеством. Основное излучение осуществляется на рабочей частоте, выбор которой осуществляется изготовителем РЭС.

    Внеполосные излучения

    Помимо полезного излучения, также существуют внеполосные излучения — это излучения, которые находятся вне полосы рабочих частот, но непосредственно к ней примыкают. Они обусловлены искажениями модулирующего сигнала и неидеальностью характеристик модулятора. Внеполосные излучения нежелательны, поскольку загружают радиочастотный ресурс, однако они есть у любых радиостанций.

    Побочные излучения

    Побочные излучения — нежелательные излучения, находящееся за пределами основного излучения на частотах, кратных основной, и обусловленные любыми нелинейными процессами в радиоприемных устройствах, за исключением модуляции. Побочные излучения от любого блока, кроме антенны и ее фидера, не должны оказывать большего влияния, чем то, которое выявилось бы в случае, если бы к антенной системе подводилась максимально допустимая мощность на частоте этого побочного излучения.

    Полоса пропускания

    Полоса пропускания или ширина полосы пропускания (Bandwidth) — это диапазон частот радиоволн, в котором осуществляется основное излучение радиоэлектронного средства или высокочастотного устройства. Полоса частот устанавливается для каждого прибора таким образом, чтобы содержать не менее 90% мощности полезного сигнала.

    Модуляция

    Для простоты передачи информации по радиосвязи и ее помехоустойчивости, используется обработка сигнала — модуляция (манипуляция) — изменение характеристик высокочастотного несущего сигнала на основании информационного низкочастотного (звук, видео, данные). Выделяют несколько видов модуляции: амплитудную, частотную и фазовую. Модуляцию цифрового сигнала называют манипуляцией.

    Спектральная плотность мощности

    Спектральная плотность мощности — характеристика радиосигнала, которая описывает распределение мощности сигнала по диапазону основного излучения. Показывает энергетический спектр сигнала, то есть какой уровень мощности излучения приходится на каждую частоту.

    Класс излучения

    Для обозначения многообразия характеристик излучения, используется буквенно-цифровой код, называемый классом излучения. Данный параметр принят регламентом Международного Союза Электросвязи и описывает 3 обязательные характеристики, а также могут указываться 2 дополнительные характеристики:

    • Тип модуляции несущей (первый знак обозначения)
    • Характер модулирующего сигнала (второй знак)
    • Тип передаваемой информации (третий знак)

    Например, звуковое радиовещание АМ имеет класс излучения A3E, звуковое радиовещание FM — F3E.

    Напряженность магнитного поля

    В некоторых низкочастотных системах связи, использующих свойства магнитного поля (например, RFID), измеряется максимальная напряженность магнитного поля на расстоянии 10 метров, которая характеризует мощность устройства.

    Примечания

    См. также

    Ссылки

    РЭС и ВЧУ
    Радиоэлектронные средства и высокочастотные устройства
    Основные НПА
    Решение ЕЭК №30 от 21 апреля 2015 г.
    Перечень 2.16
    Положение Приложение 15
    Основные Решения ГКРЧ
    Услуги IFCG
    Энциклопедия IFCG — открытый информационный ресурс для участников и экспертов в области ВЭД.

    Если Вам требуются услуги по таможенному оформлению, получению разрешительных документов или у Вас есть вопросы, свяжитесь с нами — Контакты IFCG.

    В частности, мы готовы оказать услуги по оформлению следующих разрешительных документов для ввоза РЭС (ВЧУ):

    Источник

    Поделиться с друзьями
    Моя стройка
    Adblock
    detector