Site Loader
Posted on 26.07.1982

Содержание

Пересчет dBm в вольты и ватты на нагрузке 50 ОМ

 

Распечатать таблицу из Microsoft Excel (63 кб)

Таблица быстрого перевода dBm в вольты и ватты на нагрузке 50 ОМ.

Она удет полезна многим радиолюбителям в качестве настольного листа, особенно тем,кто занимается конструированием, настройкой и измерением параметров радиоприемной техники. Подобные таблицы уже печатались в различной литературе, но была сделана попытка обобщить и разместить все на одном листе. Я и многие мои знакомые распечатав на принтере эту таблицу, убедились в ее пользе.

Прытков Игорь

dBm V W dBm
V 		W dBm V W dBm V W S metr HF dBm m V VHF dBm nV
+60 224 1000 0 224 -3 1 -3 -60 224 -6 1 -9 -120 224 -9 1. 0 -15 1 -121 0.19 -141 19.9
+59 199 794 -1 199 -3 794 -6 -61 199 -6 794 -12 -121 199 -9 794 -18 2 -115 0.4 -135 39.8
+58 178 631 -2 178 -3 631 -6 -62 178 -6 631 -12 -122 178 -9 631 -18 3 -109 0. 79 -129 79.3
+57 158 501 -3 158 -3 501 -6 -63 158 -6 501 -12 -123 158 -9 501 -18 4 -103 1.58 -123 158
+56 141 398 -4 141 -3
398 -6		 -64 141 -6 398 -12 -124 141 -9 398 -18 5 -97 3.16 -117 320
+55 126 316 -5 126 -3 316 -6 -65 126 -6 316 -12 -125 126 -9 316 -18 6 -91 6.3 -111 630
+54 112 251 -6 112 -3 251 -6 -66 112 -6 251 -12 -126 112 -9 251 -18 7 -85 12.6 -105 1260
+53 99.9 200 -7
99.9 -3		 200 -6 -67 99.9 -6 200 -12 -127 99.9 -9 200 -18 8 -79 25.1 -99 2510
+52 89.0 159 -8 89.0 -3 159 -6 -68 89.0 -6 159 -12
-128		 89.0 -9 159 -18 9 -73 50.0 -93 5000
+51 79.3 126 -9 79.3 -3 126 -6 -69 79.3 -6 126 -12 -129 79.3 -9 126 -18 мкВ и нВ на 50 ом
+50 70.7 100 -10 70.7 -3 100 -6 -70 70.7 -6 100 -12 -130 70.7 -9 100 -18  
+49 63.0 79.4 -11 63.0 -3 79.4 -6
-71		 63.0 -6 79.4 -12 -131 63.0 -9 79.4 -18  
+48 56.2 63.1 -12 56.2 -3 63.1 -6 -72 56.2 -6 63.1 -12 -132 56.2 -9 63.1 -18 50.0 -6 = 50.0 x 10 -6
+47 50.0 50.1 -13 50.0 -3 50.1 -6 -73 50.0 -6 50.1 -12 -133 50.0 -9  
+46 44.6 39.8 -14 44.6 -3 39.8 -6 -74 44.6 -6 39.8 -12
-134		 44.6 -9 39.8 -18  
+45 39.8 31.6 -15 39.8 -3 31.6 -6 -75 39.8 -6 31.6 -12 -135 39.8 -9 31.6 -18  
+44 35.4 25.1 -16 35.4 -3 25.1 -6 -76 35.4 -6 25.1 -12 -136 35.4 -9 25.1 -18 -3 милли
+43 31.6 20.0 -17 31.6 -3 20.0 -6 -77 31.6 -6 20 -12 -137 31.6 -9 20.0 -18 -6 микро
+42 28.2 15.9 -18 28.2 -3 15.9 -6 -78 28.2 -6 15.9 -12 -138 28.2 -9 15.9 -18 -9 нано
+41 25.1 12.6 -19 25.1 -3 12.6 -6 -79 25.1 -6 12.6 -12 -139 25.1 -9 12.6 -18 -12 пико
+40 22.4 10.0 -20 22.4 -3 10.0 le7″>50.1 -18  
-80 22.4 -6 10 -12 -140 22.4 -9 10.0 -18 -15 фемто
+39 19.9 7.94 -21 19.9 -3 7.94 -6 -81 19.9 -6 7.94 -12 -141 19.9 -9 7.94 -18 -18 атто
+38 17.8 6.31 -22 17.8 -3 6.31 -6 -82 17.8 -6 6.31 -12 -142 17.8 -9 6.31 -18  
+37 15.8 5.01 -23 15.8 -3 5.01 -6 -83 15.8 -6 5.01 -12 -143 15.8 -9 5.01 -18 предел чувствительности
+36 14.1 3.98 -24 14.1 -3 3.98 -6 -84 14.1 -6 3.98 -12 -144 14.1 -9 3.98 -18 полоса 500 гц — 147dBm
+35 12.6 3.16 -25 12.6 -3 3.16 -6 -85 12.6 -6 3.16 -12 -145 12.6 -9 3.16 -18 полоса 2500гц -140dBm
+34 11.2 2.51 -26 11.2 -3 2.51 -6 -86 11.2 -6 2.51 -12 -146 11.2 -9 2.51 -18 с/ш=0 dB
+33 9.99 1.99 -27 9.99 -3 1.99 -6 -87 9.99 -6 1.99 -12 -147 9.99 -9 1.99 -18  
+32 8.90 1.58 -28 8.9 -3 1.58 -6 -88 8.9 -6 1.58 -12 -148 8.9 -9 1.58 -18 RX при 2500гц с/ш 10 dB
+31 7.93 1.26 -29 7.93 -3 1.26 -6 -89 7.93 -6 1.26 -12 -149 7.93 -9 1.26 -18 имеет 0.2 мкВ или -121 dBm
+30 7.07 1.0 -30 7.07 -3 1.0 -6 -90 7.07 -6 1.0 -12 -150 7.07 -9 1.0 -18 при с/ш 0 dB -121-10 = -131 dBm
+29 6.30 0.79 -31 6.3 -3 0.79 -6 -91 6.3 -6 0.79 -12 dBm V W коэффициент шума F =
+28 5.62 0.63 -32 5.62 -3 0.63 -6 -92 5.62 -6 0.63 -12       -131- (-140) =9 dB
+27 5.01 0.5 -33 5.01 -3 0.5 -6 -93 5.01 -6 0.5 -12        
+26 4.46 0.4 -34 4.46 -3 0.4 -6 -94 4.46 -6 0.4 -12       имеем F=3 dB
+25 3.98 0.32 -35 3.98 -3 0.32 -6 -95 3.98 -6 0.32 -12       при 2500гц с/ш =0 dB
+24 3.54 0.25 -36 3.54 -3 0.25 -6 -96 3.54 -6 0.25 -12       3+(-140) = -137 dBm
+23 3.16 0.2 -37 3.16 -3 0.2 -6 -97 3.16 -6 0.2 -12       при с/ш= 10 dB
+22 2.82 0.16 -38 2.82 -3 0.16 -6 -98 2.82 -6 0.16 -12       -137+10 = -127 dBm =99.9 nV
+21 2.51 0.13 -39 2.51 -3 0.13 -6 -99 2.51 -6 0.13 -12        
+20 2.24 0.1 -40 2.24 -3 0.1 -6 -100 2.24 -6 0.1 -12       IP3=0.5(P1- Pimp3) + P1
+19 1.99 79.4 -3 -41 1.99 -3 79.4 -9 -101 1.99 -6 79.4 -15       P1 — мощность одного тона dBm
+18 1.78 63.1 -3 -42 1.78 -3 63.1 -9 -102 1.78 -6 63.1 -15       Pimp3 — мощность продукта
+17 1.58 50.1 -3 -43 1.58 -3 50.1 -9 -103 1.58 -6 50.1 -15       интермоды dBm
+16 1.41 39.9 -3 -44 1.41 -3 39.9 -9 -104 1.41 -6 39.9 -15        
+15 1.26 31.6 -3 -45 1.26 -3 31.6 -9 -105 1.26 -6 31.6 -15       DB3 = 2 (IP3 — Prf) / 3
+14 1.12 25.1 -3 -46 1.12 -3 25.1 -9 -106 1.12 -6 25.1 -15       Prf — чув при с/ш = 0 dB в dBm
+13 0.99 20.0 -3 -47 0.99 -3 20.0 -9 -107 0.99 -6 20.0 -15        
+12 0.89 15.9 -3 -48 0.89 -3 15.9 -9 -108 0.89 -6 15.9 -15       учитывать знак +dBm или -dBM
+11 0.79 12.6 -3 -49 0.79 -3 12.6 -9 -109 0.79 -6 12.6 -15        
+10 0.71 10.0 -3 -50 0.71 -3 10.0 -9 -110 0.71 -6 10.0 -15        
+9 0.63 7.94 -3 -51 0.63 -3 7.94 -9 -111 0.63 -6 7.94 -15       V W R=50 ohm
+8 0.56 6.31 -3 -52 0.56 -3 6.31 -9 -112 0.56 -6 6.31 -15        
+7 0.5 5.01 -3 -53 0.5 -3 5.01 -9 -113 0.5 -6 5.01 -15        
+6 0.45 3.98 -3 -54 0.45 -3 3.98 -9 -114 0.45 -6 3.98 -15        
+5 0.4 3.16 -3 -55 0.4 -3 3.16 -9 -115 0.4 -6 3.16 -15        
+4 0.35 2.51 -3 -56 0.35 -3 2.51 -9 -116 0.35 -6 2.51 -15        
+3 0.32 2.0 -3 -57 0.32 -3 2.0 -9 -117 0.32 -6 2.0 -15        
+2 0.28 1.59 -3 -58 0.28 -3 1.59 -9 -118 0.28 -6 1.59 -15        
+1 0.25 1.26 -3 -59 0.25 -3 1.26 -9 -119 0.25 -6 1.26 -15       73 de RZ3QS
0 0.22 1.0 -3 -60 0.22 -3 1.0 -9 -120 0.22 -6 1.0 -15      
dBm V W dBm V W dBm V W        

О насущном вопросе: как перевести из дБм в дБ? (часть 3, заключительная)

Пример 1. Расчет бюджета линии связи

Можно доказать, что при расчете бюджета радиолинии, атмосферно оптической или волоконно-оптической линии связи нет смысла переводить величины из дБм в дБВт и наоборот – итоговый результат от этого не изменится. Рассмотрим это на примере расчета бюджета мощности волоконно-оптической линии связи. В этом же примере покажем отличие дБм от дБ.

Вычисление бюджета линии связи выполняется инженером при проектировании ВОЛС, радиорелейной или спутниковой линии связи. Методика расчета одна и та же, различие только в видах источников усилений сигнала и потерь. Например, в радиолинии необходимо учитывать коэффициент усиления приемной и передающей антенны, потери в антенно-фидерном тракте, потери мощности при распространении электромагнитной волны в свободном пространстве и др. В ВОЛС причины потерь иные – собственные потери ОВ, вследствие поглощения, рассеяния, излучения света, потери на коннекторах, потери на сварных соединениях, потери в сплиттере и др. Поскольку данный расчет бюджета мы будем проводить с целью пояснения отличия дБм от дБ, для простоты вычислений мы будем учитывать только потери в ОВ, на коннекторах и на сварных соединениях. В результате расчет бюджета оптической линии связи будем производить с учетом следующих параметров:

– максимальная мощность на выходе источника излучения Ptr=32 мВт;
– минимальная допустимая мощность на входе фотоприемника Prec=3 мкВт;
– потери в ОВ aов = 39,6 дБ;
– потери на коннекторах aкон=1,8дБ;
– потери на сварных соединениях aсв=1,4 дБ;
– сигнал усиливается в оптическом усилителе на G=8 дБ.

Сначала переведем значения мощности на выходе источника и на входе фотоприемника из абсолютных величин в относительные логарифмические величины дБм с помощью формулы (2.1), которую мы приводили во второй части:

и в дБВт с помощью формулы (2.2) (см. вторую часть)

Оптический бюджет Э определяется как разность уровней мощности передатчика и чувствительности приемника:

Составим уравнение энергетического баланса:

,

рассматриваемая линия связи будет работать с заданным коэффициентом ошибок при условии

На этом этапе обычно все люди начинают переводить дБм в дБ, чтобы выполнить сложение. На самом деле переводить здесь ничего не надо, поскольку разность уровней сигнала Atr — Arec уже само по себе дает нам величину в дБ. Напомним еще раз, что в дБ мы выражаем потери или величину усиления сигнала, в дБм – уровень мощности сигнала. Поэтому если мы вычитаем из дБм децибелы, то в результате получим дБм, например:

,

Аналогично, складывая дБм с децибелами, получим дБм

.

Чтобы проще было это понять, рассмотрим следующий пример. Предположим, что 1 птица сидит на жерди, на высоте относительно земли 5 метров (рис 4а). Данное значение мы принимаем относительно поверхности земли, поэтому условимся его обозначать «мзем». Это относительное значение можно сопоставить с дБм, при которых мощность задается относительной опорной в 1 мВт. Предположим, что 2 птица сидит относительно поверхности земли на высоте 3 метра, соответственно значение – 3 мзем. Первая птица сидит выше второй на 2 метра или можно также сказать, что 2 птица сидит ниже первой на 2 метра. Данную уже не относительную величину разности высот можно сопоставить с дБ. Очевидно, что высоту второй птицы можно определить, вычитая из 5 мзем 2 метра, и мы получим 3 мзем. Таким образом, мы получили результат 3 мзем, из которого следует, что 2 птица сидит на высоте 3 метра относительно поверхности земли. Вычитая из относительной величины мзем абсолютную величину 2 м, мы получаем в итоге относительную величину мзем.

 


а)


б)

Рис. 4 К пояснению величин дБм и дБВт

На результат не влияет, относительно какого опорного уровня мы задаем величины, будь то земля или стол, (по аналогии с дБм и дБВт – мощность 1 мВт или 1 Вт соответственно). Высоту относительно стола условимся обозначать «мст». Это относительное значение можно сопоставить с дБВт. 1 птица сидит относительно поверхности стола на высоте 5 мст, 2 птица – 3 мст. Опорный уровень высоту в данном случае не поверхность земли, а стол, однако разность в высоте между птицами как было 2 м, так и осталось (рис. 4б).

Стоит отметить, что складывать дБм с дБм бессмысленно, получится произведение мощностей. Записать данный результат в дБ уже нельзя

.

Вернемся к нашему примеру определения бюджета линии связи. Подставляя в формулу (3.1) наши численные значения уровня сигнала в дБм получим

Подставляя уровень сигнала в дБВт

Таким образом, нет смысла переводить уровень сигнала из дБм в дБВт и наоборот – результат от этого не изменится. Также мы уяснили, нет смысла переводить значения из дБм в дБ – эти единицы измерения имеют разный физический смысл.

Если же вы все-таки решите переводить из дБм в дБВт, можно использовать следующую упрощенную формулу

Пример 2. Измерение потери в ОВ

Оптические тестеры способны измерять мощность оптического сигнала в абсолютных единицах Вт и относительных единицах дБм. Если мы будем записывать результаты измерения в Вт, то для вычисления потерь в ОВ нам необходимо воспользоваться следующей формулой

где P1 и P2  – мощности сигнала соответственно на входе и выходе ОВ, выраженные в Вт, мВт (mВт, милливатт) или мкВт (μВт, микроватт).

В случае, когда измеритель оптического излучения выдает нам значение мощности сигнала в логарифмических единицах, то есть в дБм, то вычисление значения потерь в ОВ значительно упрощается

Рассчитаем вносимые потери ОВ длиной 1 км, уложенного в катушке. Убедимся, что вычисление потерь с помощью формулы (3.3) обеспечит такой же результат, что и вычисление потерь с помощью формулы (3.2). Соответственно подключаем источник излучения с одного конца ОВ, измеритель оптической мощности с другого. На рис. 5 приведены показания измерителя оптической мощности в дБм и мкВт на выходе данной катушки. Далее для вычисления потерь в катушке необходимо определить мощность сигнала, который был на входе ОВ. Подключим измеритель к источнику с помощью 2-х метрового оптического патчкорда и запишем получившиеся значения (рис 6).

 


а)

 


б)

Рис. 5 Измерение мощности сигнала на выходе катушки: а) уровень сигнала в дБм; б) мощность сигнала в мкВт


а)


б)

Рис. 6 Измерение мощности сигнала на выходе источника: а) уровень сигнала в дБм; б) мощность сигнала в мкВт

Подставляя значения мощности сигнала в Вт в формулу (3.2) получим следующее значение потерь

Подставляя значения уровня мощности в дБм в формулу (3.3)

Таким образом, вычисления потерь в дБм дают такой же результат, как и вычисления в мкВт, однако с вычислительной точки зрения дБм гораздо удобнее.

 

Заключение

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. Нет смысла переводить значения из дБм в дБ – эти единицы измерения имеют разный физический смысл. При расчете энергетического бюджета линии связи нет смысла переводить уровень сигнала из дБм в дБВт и наоборот – результат от этого не изменится.

Перевод в децибелы | 2021

Онлайн калькулятор перевода децибел в разы, напряжений в мощность.

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

Онлайн-калькулятор децибел

В сети полным-полно подобных калькуляторов, но я захотел тоже запилить сделать свой. Уверен, никого не удивлю, сказав, что здесь тоже работает JavaScript, и вся вычислительная нагрузка ложится на твой браузер. Если есть пустые поля, это значит, что у тебя браузер не работает с JavaScript-ом, и вычисления работать не будут 🙁

Калькулятор позволяет пересчитать напряжение в вольтах в dBμV и обратно, мощность в ваттах в dBm и обратно, и пересчитать напряжение в мощность на заданной нагрузке и обратно

02 ноя 2016 калькулятор был дополнен функцией пересчёта децибел в разы.

19 дек 2017 появился конвертер величин ЭМС. Возможно, он больше отвечает твоим запросам?

Правила пользования просты до безобразия. Измени значение любой из величин, и все остальные значения будут пересчитаны автоматически.

Напряжение, мВ:
Напряжение, dBμV:
Нагрузка, Ω:
Мощность, dBm:
Мощность, мВт:

Таблица для пересчёта децибел в разы. Впиши изменение любой из величин, и остальные будут пересчитаны автоматически.

Изменение.
дБ
Напряжения, раз
Мощности, раз

Пересчёт отношений падающей и отражённой мощности в величину КСВ:

PFWD, падающая мощность, dBm
PREF, отражённая мощность, dBm
PFWD — PREF, разница, dB
SWR, величина КСВ

На всякий случай, подсказка по использованию:
Пересчитать В поле «Напряжение, dBμV» впиши величину напряжения в децибел-микровольтах. Если у тебя величина в децибел-милливольтах (дБмВ, dBmV), просто добавь к ней (). Не забывай, что для перевода напряжения в мощность необходимо знать и сопротивление нагрузки! Пересчитать В поле «Мощность, dBm» впиши величину мощности в децибел-милливаттах. Если у тебя величина в децибел-ваттах, просто вычти из неё 30 дБ (). Не забывай, что для перевода мощности в напряжение необходимо знать и сопротивление нагрузки! Пересчитать децибелы в разы Впиши в таблице изменение уровня в децибелах, и калькулятор покажет, во сколько раз изменятся напряжение и мощность. Калькулятор не любит отрицательных чисел, и заменяет их положительными. Пересчитать разы в децибелы Впиши в таблице изменение уровня напряжения или мощности сигнала в соответствующее поле, и узнаешь, сколько это децибел. Заодно пересчитается и изменение второй величины. Калькулятор не любит отрицательных чисел, и заменяет их положительными. В самом деле, увеличение — это уменьшение , и физически разницы нет. Зато так нагляднее! Пересчитать отношение мощностей в КСВ Впиши свои величины падающей и отражённой мощностей в соответствующие поля. Если вместо величин у тебя имеется их разница, сразу впиши эту разницу в поле для разницы и игнорируй два верхних поля Пересчитать КСВ в отношение мощностей Впиши величину КСВ в соответствующее поле, и калькулятор посчитает отношение мощностей, а для указанного значения PFWD впишет соответствующее значение PREF

Перевод величин из децибелов в абсолютные значения и мощность

При проведении измерений параметров радиоаппаратуры довольно часто приходится иметь дело с относительными величинами выраженными в децибелах [дБ]. В децибелах выражают интенсивность звука, усиление каскада по напряжению, току или мощности, потери передачи или ослабление сигнала, и т.д.

Децибел — это универсальная логарифмическая единица. Широкое использование представления величин в дБ связано с удобством логарифмического масштаба, а при расчетах децибелы подчиняются законам арифметики — их можно складывать и вычитать, если сигналы имеют одинаковую форму.

Существует формула для пересчета отношения двух напряжений в число децибелов (аналогичная формула справедлива и для токов):

Например, если выходной сигнал U2 имеет уровень вдвое больше, чем U1, то это отношение составит +6 дБ (Ig2=0,301). Если U2>U1 в 10 раз, то отношение сигналов составляет 20 дБ (Ig10=1). Если U1>U2, то знак у отношения меняется на минус 20 дБ.

Так, например, у измерительного генератора аттенюатор для ослабления выходного сигнала может иметь градуировку в дБ. В этом случае для перевода величины из децибелов в абсолютное значение быстрей будет получен результат, если воспользоваться уже посчитанной табл. 6; 1. Она имеет дискретность 1 дБ (что вполне достаточно в большинстве случаев) и диапазон значений 0. -119 дБ.

Табл. 6.1 можно использовать для перевода децибелов ослабления аттенюатора в уровень выходного напряжения. Для удобства использования таблицы потребуется на выходе генератора установить при отсутствии ослабления (0 дБ на аттенюаторе) уровень напряжения 1 В (действующего или амплитудного). В этом случае соответствующее нужное значение выходного напряжения после установки ослабления находится на пересечении горизонтальной и вертикальной граф (значения в децибелах складываются арифметически).

Величина выходного напряжения в таблице указана в микровольтах (1 мкВ=10-6 В). I

Воспользовавшись данной таблицей, не трудно решить и обратную задачу — по необходимому напряжению определить, какое нужно установить ослабление сигнала на аттенюаторе в децибелах. Например, чтобы получить на выходе генератора напряжения 5 мкВ, как видно из таблицы, на аттенюаторе потребуется установить ослабление 100+6=106 дБ. Отношение мощностей двух сигналов в децибелах вычисляется по формуле:

Формула для мощности справедлива при условии, что входное и выходное сопротивления устройства одинаковые, что часто выполняется в высокочастотных устройствах для облегчения их согласования между собой.

Для определения мощности можно воспользоваться посчитанной табл. 6.2

Нередко при практическом использовании дБ важно знать и абсолютное значение соотношения двух величин, т.е. во сколько раз напряжение или мощность на выходе больше, чем на входе (или наоборот). Если отношение двух величин обозначить: K=U2/U1 или К=Р2/Р1, то можно воспользоваться табл. 6.3 для перевода величины из дБ в разы (К) и наоборот.

Так, например, антенный усилитель обеспечивает усиление сигнала по мощности на 28 дБ. Из табл. 6.3 видно, что усиление сигнала выполняется в 631 раз.

Литература: И.П. Шелестов — Радиолюбителям полезные схемы, книга 3.

Что такое децибел?

Перевод из децибел в разы и обратно

Довольно часто в популярной радиотехнической литературе, в описании электронных схем употребляется единица измерения – децибел (дБ или dB).

При изучении электроники начинающий радиолюбитель привык к таким абсолютным единицам измерения как Ампер (сила тока), Вольт (напряжение и ЭДС), Ом (электрическое сопротивление) и многим другим, с помощью которых обозначают количественно тот или иной электрический параметр (ёмкость, индуктивность, частоту).

Начинающему радиолюбителю, как правило, не составляет особого труда разобраться, что такое ампер или вольт. Тут всё понятно, есть электрический параметр или величина, которую нужно измерить. Есть начальный уровень отсчёта, который принимается по умолчанию в формулировке данной единицы измерения. Есть условное обозначение этого параметра или величины (A, V). И вправду, как только мы читаем надпись 12 V, то мы понимаем, что речь идёт о напряжении, аналогичном, например, напряжению автомобильной аккумуляторной батареи.

Но как только встречается надпись, к примеру: напряжение повысилось на 3 дБ или мощность сигнала составляет 10 дБм (10 dBm), то у многих возникает недоумение. Как это? Почему упоминается напряжение или мощность, а значение указывается в каких-то децибелах?

Практика показывает, что не многие начинающие радиолюбители понимают, что же такое децибел. Попытаемся развеять непроглядный туман над такой таинственной единицей измерения как децибел.

Что такое децибел?

Единицу измерения под названием Бел стали впервые применять инженеры телефонной лаборатории Белла. Децибел является десятой частью Бела (1 децибел = 0,1 Бел). На практике широко используется как раз децибел.

Как уже говорилось, децибел, это особенная единица измерения. Стоит отметить, что децибел не является частью официальной системы единиц СИ. Но, несмотря на это, децибел получил признание и занял прочное место наряду с другими единицами измерения.

Вспомните, когда мы хотим объяснить какое-либо изменение, мы говорим, что, например, стало ярче в 2 раза. Или, например, напряжение упало в 10 раз. При этом мы устанавливаем определённый порог отсчёта, относительно которого и произошло изменение в 10 или 2 раза. С помощью децибел также измеряют эти “разы”, только в логарифмическом масштабе.


График логарифмической зависимости

Например, изменение на 1 дБ, соответствует изменению энергетической величины в 1,26 раза. Изменение на 3 дБ соответствует изменению энергетической величины в 2 раза.

Но зачем так заморачиваться с децибелами, если отношения можно измерять в разах? На этот вопрос нет однозначного ответа. Но уж, поскольку, децибелы активно применяются, то наверняка это оправдано.

Причины для использования децибел всё-таки есть. Перечислим их.

Частично ответ на этот вопрос кроется в так называемом законе Вебера-Фехнера. Это эмпирический психофизиологический закон, т.е основан он на результатах реальных, а не теоретических экспериментов. Суть его заключается в том, что любые изменения каких-либо величин (яркости, громкости, веса) ощущаются нами при условии, если эти изменения носят логарифмический характер.


График зависимости ощущения громкости от силы (мощности) звука. Закон Вебера-Фехнера

Так, например, чувствительность человеческого уха уменьшается с ростом уровня громкости звукового сигнала. Именно поэтому, при выборе переменного резистора, который планируется применить в регуляторе громкости звукового усилителя стоит брать с показательной зависимостью сопротивления от угла поворота ручки регулятора. В этом случае, при повороте движка регулятора громкости звук в динамике будет нарастать плавно. Регулировка громкости будет линейной, так как показательная зависимость регулятора громкости компенсирует логарифмическую зависимость нашего слуха и в сумме станет линейной. При взгляде на рисунок это станет более понятно.


Зависимость сопротивления переменного резистора от угла поворота движка (А-линейная, Б-логарифмическая, В-показательная)

Здесь показаны графики зависимости сопротивления переменных резисторов разных типов: А – линейная, Б – логарифмическая, В – показательная. Как правило, на переменных резисторах отечественного производства указывается, какой зависимостью обладает переменный резистор. На тех же принципах основаны цифровые и электронные регуляторы громкости.

Также стоит отметить, что человеческое ухо воспринимает звуки, мощность которых различается на колоссальную величину в 10 000 000 000 000 раз! Таким образом, самый громкий звук отличается от самого тихого, который может уловить наш слух, на 130 дБ (10 000 000 000 000 раз).

Вторая причина широкого использования децибел является простота вычислений.

Согласитесь, что куда проще при вычислениях использовать небольшие числа вроде 10, 20, 60,80,100,130 (наиболее часто используемые числа при расчёте в децибелах) по сравнению с числами 100 (20 дБ), 1000 (30 дБ), 1000 000 (60 дБ),100 000 000 (80 дБ),10 000 000 000 (100 дБ), 10 000 000 000 000 (130 дБ). Ещё одним достоинством децибел является то, что их просто суммируют. Если проводить вычисления в разах, то числа необходимо умножать.

Например, 30 дБ + 30 дБ = 60 дБ (в разах: 1000 * 1000 = 1000 000). Думаю, с этим всё ясно.

Также децибелы очень удобны при графическом построении различных зависимостей. Все графики вроде диаграмм направленности антенн, амплитудно-частотных характеристик усилителей выполняют с применением децибел.

Децибел является безразмерной единицей измерения. Мы уже выяснили, что децибел на самом деле показывает, во сколько раз возросла, либо уменьшилась какая-либо величина (ток, напряжение, мощность). Отличие децибел от разов заключается лишь в том, что происходит измерение по логарифмическому масштабу. Чтобы это как-то обозначить и приписывают обозначение дБ. Так или иначе, при оценке приходится переходить от децибел к разам. Сравнивать с помощью децибел можно любые единицы измерения (не только ток, напряжение и проч.), так как децибел является относительной, безразмерной величиной.

Если указывается знак “-”, например, –1 дБ, то значение измеряемой величины, например, мощности, уменьшилось в 1,26 раз. Если перед децибелами не ставят никакого знака, то речь идёт об увеличении, росте величины. Это стоит учитывать. Иногда вместо знака “-” говорят о затуханиях, снижении коэффициента усиления.

Переход от децибел к разам.

На практике чаще всего приходится переходить от децибел к разам. Для этого есть простая формула:

Внимание! Данные формулы применяются для так называемых “энергетических” величин. Таких как энергия и мощность.

m = 10 (n / 10) ,где m – отношение в разах, n – отношение в децибелах.

Например, 1дБ равен 10 (1дБ / 10) = 1,258925…= 1,26 раза.

при 20 дБ: 10 (20дБ / 10) = 100 (увеличение величины в 100 раз)

при 10 дБ: 10 (10дБ / 10) = 10 (увеличение в 10 раз)

Но, не всё так просто. Есть и подводные камни. Например, затухание сигнала составляет -10 дБ. Тогда:

при -10 дБ: 10 (-10дБ / 10) = 0,1

Если мощность с 5 Вт уменьшилась до 0,5 Вт, то снижение мощности равно -10 дБ (уменьшению в 10 раз).

при -20 дБ: 10 (-20дБ / 10) = 0,01

Здесь аналогично. При снижении мощности с 5 Вт до 0,05 Вт, в децибелах падение мощности составит -20 дБ (уменьшению в 100 раз).

Таким образом, при -10 дБ мощность сигнала уменьшилась в 10 раз! При этом если мы перемножим начальную величину сигнала на 0,1 ,то и получим значение мощности сигнала при затухании в -10 дБ. Именно поэтому значение 0,1 и указано без «разов», как в предыдущих примерах. Учитывайте эту особенность при подстановке в данные формулы значений децибел со знаком «-«.

Переход от разов к децибелам можно осуществить по следующей формуле:

n = 10 * log10(m) ,где n – значение в децибелах, m – отношение в разах.

Например, рост мощности в 4 раза будет соответствовать значению в 6,021 дБ.

10 * log10(4) = 6,021 дБ.

Внимание! Для пересчёта отношений таких величин как напряжение и сила тока существуют немного иные формулы:

(Сила тока и напряжение, это так называемые “силовые” величины. Поэтому и формулы отличаются.)

Для перехода к децибелам: n = 20 * log10(m)

Для перехода от децибел к разам: m = 10 (n / 20)

n – значение в децибелах, m – отношение в разах.

Если Вы успешно дошли до этих строк, то считайте, что сделали ещё один весомый шаг в освоении электроники!

нормы, основные понятия, приборы для измерений параметров

Когда говорят об измерениях ВОЛС, прежде всего имеют в виду измерения оптических потерь в волокне. Действительно, в первую очередь именно потери мощности излучения (а не дисперсия) становятся определяющим критерием, ограничивающим длину ретрансляционного участка линии связи. Информация, полученная в результате измерения уровня мощности сигнала в линии, понимание того, как меняется мощность этого сигнала, дает возможность судить о качестве построенной ВОЛС. И правильно получать эту информацию, уметь её интерпретировать и обрабатывать — очень важный момент в работе специалистов, имеющих дело с волоконно-оптической техникой.

Различают несколько направлений деятельности, связанных с ВОЛС, где возникает задача проведения измерений:

  • измерения при строительстве ВОЛС,
  • измерения при эксплуатации ВОЛС,
  • измерения при обслуживании ВОЛС.

Комплекс измерений, которые необходимо проводить при строительстве линий связи — самый обширный. На этапе строительства параметры линии измеряются наиболее тщательно. Результаты заносятся в протоколы и оформляются в виде исполнительной документации на построенную ВОЛС, которая, в свою очередь, служит важнейшим документом, на основании которого ведется дальнейшая эксплуатация этой ВОЛС. Именно качество исполнительной документации, точность указанных в ней данных и определяет удобство и правильность работы с линией связи.

Измерения в процессе эксплуатации обычно подразумевают периодический контроль состояния линии связи. Проводятся они согласно регламенту, принятому в той организации, которая эту линию эксплуатирует. Они могут производиться в автоматическом режиме, когда за состоянием линии следит специальный программно-аппаратный комплекс, получающий информацию с оптических датчиков. В некоторых случаях достаточно измерений в «ручном» режиме, когда инженер сам проверяет линию с помощью измерительного оборудования. Но и в том, и в другом случае, крайне важна квалификация персонала, ответственного за состояние линии, его умение разобраться в том, что с ней происходит.

Под обслуживанием ВОЛС обычно понимается деятельность, направленная на поддержание линии связи в рабочем состоянии. Обслуживание производится на основании договора между владельцем линии и некоей обслуживающей организацией. Как правило, в рамках договора такая организация обязана не только следить за работоспособностью линии, но и устранять аварийные ситуации, которые на ней могут возникнуть. В таких случаях измерения проводятся с целью локализации повреждения, выяснения его характера, позволяют оперативно это повреждение устранить.

Причины потерь в оптоволокне

Потери измеряют в децибелах (дБ) и описывают отношение сигнала прошедшего через линию и сигнала, введенного в линию. Потери в линии связи будут всегда, избавиться от них невозможно, поэтому требуется принять меры, чтобы их минимизировать. Причин возникновения этих потерь много и необходимо точно понимать их характер:

  • затухание сигнала в оптическом волокне за счёт рассеяния и поглощения излучения,
  • потери на изгибах волокна,
  • потери на сварных соединениях,
  • потери на разъёмных соединениях,
  • потери на пассивных компонентах линии (сплиттеры, фильтры, мультиплексоры, аттенюаторы и т. п.).

Оптическое волокно (ОВ) служит хорошей средой для распространения оптического сигнала. Но даже в этой замечательной среде, а именно в кварцевом стекле, из которого изготовлена сердцевина волокна, всегда содержатся примеси, включения, из-за которых волокно теряет часть проходящего по нему света. Точечные области, в которых сконцентрированы эти примеси, служат источником рассеяния полезного сигнала и, соответственно, вызывают частичную его потерю. Поскольку распределение примесей по длине ОВ можно считать равномерным, то и свет будет равномерно ослабевать по мере прохождения по ОВ. При этом с ростом длины волны излучения способность рассеивать у волокна уменьшается. Почему бы тогда не использовать самую большую длину волны, чтобы обратить в ноль рассеяние света? К сожалению, начиная с некоторого значения длин волн в волокне появляется ещё одна составляющая затухания, а именно — инфракрасное поглощение света, то есть, преобразование оптической энергии в тепловую. А это снова потери! Результатом действия двух этих причин будет сумма потерь от каждой из них. Минимума потери в ОВ достигают при передаче сигнала на длине волны 1550 нм.

Потери света в волокне описываются величиной, называемой километрическим затуханием (т. е. величина потерь на единицу длины ОВ) и выражаются в дБ/км.

В настоящее время для λ = 1550 нм стандартным значением затухания в одномодовом ОВ считается α = 0,19–0,22 дБ/км. В зависимости от марки ОВ это значение может быть разным. Поэтому, когда выбираете кабель для будущей трассы, этот параметр важно знать и учитывать. Например, в кабельной продукции «Инкаб» используется исключительно волокно фирмы Corning®, а это дает понимание того, что у волокна в кабеле будет иметь всегда заранее известное значение затухания. Затухания волокна марки Corning SMF-28 ULTRA, которая выбрано заводом «Инкаб» в качестве основной, составляет всего лишь 0,18 дБ/км.

Следующей причиной потерь служат изгибы ОВ. Принято разделять их на два типа — микро- и макроизгибы. В первом случае речь идет о незначительном, но неизбежном изгибе волокон при размещении их в кабеле. Этот изгиб присутствует по всей длине кабеля и проконтролировать его мы не в состоянии, но, к счастью, его вклад в потери ничтожен. Второй случай гораздо серьёзнее. Потери при макроизгибах появляются уже по вине человека, который работает с волоконно-оптическим кабелем. Основная причина изогнутого волокна в построенной ВОЛС — неправильно проложенный кабель. В некоторых случаях — нарушения при монтаже кросса или муфты. Чем больше изгиб, тем больше потери. Причиной появления потерь на месте изгиба служит простое физическое явление — угол падения света на границу раздела сердцевины и оболочки превышает критический и часть излучения выходит из сердцевины. При этом, чем больше длина волны, тем больше будет величина потерь.

Потери на сварных соединениях появляются, в основном, из-за несовпадения сердцевин соединяемых волокон, которая может быть вызвана нарушением геометрии сечения ОВ. В этом случае ответственность за качество сварных несёт, если можно так выразиться, сварочный аппарат. Именно технология юстировки волокон перед сваркой, распознавание компьютером сварочного аппарата местоположения сердцевин ОВ и определяет качество сварки в плане потерь. Разные марки волокон могут иметь разные диаметры сердцевин, разные допуски на эксцентриситет и аппарат должен уметь с ними работать. При этом, разумеется, необходимо соблюдение всех сопутствующих требований к подготовке ОВ к сварке, чтобы соединение не имело дополнительных дефектов. Любой дефект сразу же переводит сварное соединение в разряд некачественного, даже без измерений. Качественным же сварное соединение обычно считается, если потери не превышают 0,05 дБ (на длине волны 1550 нм). Необходимо также помнить, что потери на стыке оцениваются только при измерении с двух сторон.

Потери на разъёмных соединениях, проще говоря — на разъёмах, вносят потери гораздо большие, нежели на сварках ОВ. За счёт того, что между поверхностями коннекторов всегда присутствует небольшой воздушный зазор, на соединение теряется гораздо больше полезного сигнала. Величину потерь, допустимых на таком соединении, принято считать равной 0,5 дБ. При этом надо понимать, что складывается эта величина из потерь на поверхностях двух коннекторов, и каков вклад каждого из них, точно определить невозможно. Величину потерь на коннекторе контролируют на производстве, но, как показывает практика, и здесь не всегда достигается хороший результат, поскольку серийное производство оптических шнуров подразумевает выборочный контроль. Поэтому для подключения измерительных приборов к тестируемой линии рекомендуется использовать прецизионные шнуры, которые проходят поштучный контроль и соответствуют более высоким требованиям. Среди продукции ООО «СвязьСтройДеталь» такие шнуры представлены серией HS (High Solution).

Все перечисленные составляющие потерь в ВОЛС могут дать представление о том, на что можно рассчитывать, проектируя будущую линию связи. Имея информацию о составе будущей линии, о марке кабеля, который собираемся использовать, о строительных длинах, из которых будет состоять трасса, о количестве сварных сростков ОВ, о количестве коннекторов в линии, можно подсчитать так называемый оптический бюджет линии. Как его рассчитывать, читайте в нашем отдельном материале.

Приборы для измерения потерь в оптическом волокне

Для контроля качества волоконно-оптических линий связи путем измерения в них потерь необходимо и достаточно применения двух типов измерительной аппаратуры. Это оптические тестеры (OLTS — Optical Loss Test Set), позволяющие измерять полные потери в линии и оптические рефлектометры (OTDR — Optical Time Domain Reflectometer), с помощью которых можно измерять распределение потерь вдоль линии.

Отличие в их применении заключается в том, что при использовании тестера необходимо использовать два устройства и подключаться к обоим концам линии, в то время как рефлектометр для измерения нужно подключать к линии только на одном конце. Разница обусловлена различными принципами измерения потерь. Оптический тестер, который в общем случае представляет из себя комплект из двух устройств — источника оптической мощности и измерителя оптической мощности, — проводит прямые измерения, то есть для определения потерь сравнивается уровень мощности на входе в линию и на выходе из неё. Разница в дБ и будет искомым результатом. Рефлектометр же, будучи подключенным только с одного конца ВОЛС, зондирует волокно тестовыми импульсами и получает отклик в обратном направлении, вызванный обратным рассеянием в волокне. Анализируя этот отклик, процессор рефлектометра рассчитывает, сколько оптической мощности теряет сигнал в каждой точке ОВ. Такой вид определения потерь можно назвать косвенным. Именно с этим, с погрешностью косвенного метода, связаны некоторые приближения в подсчёте полных потерь в линии. Этим же объясняется и превосходство по точности оптических тестеров. Помимо этого, тестером можно измерять потери в линиях любой протяжённости (от 0 м), в то время как рефлектометр не позволяет оценить потери в коротких, порядка нескольких метров волокнах (оптические шнуры). Эта особенность работы будет рассмотрена далее.

Принимая во внимания перечисленные отличия, можно описать задачи, которые решаются двумя этими типами приборов:

Тестер:

  • измерение полных потерь в линии связи,
  • тестирование оптических шнуров.

Рефлектометр:

  • проверка качества ОВ кабеля на барабане (входной контроль),
  • оценка качества сварных соединений ОВ,
  • измерение полных потерь в линии связи (приблизительно),
  • поиск и локализация повреждений ОВ на линии.

Измерения рефлектометром и его принцип работы

Рис. 1. Структурная схема рефлектометра.

На рис. 1 показана схема OTDR, по которой наглядно можно пояснить принцип работы рефлектометра. Как правило, в состав прибора входят два основных блока. Базовый модуль содержит основной корпус, дисплей, органы управления и самую важную часть — процессор. Второй блок — оптический, в нём располагается электроника, отвечающая за генерацию оптических сигналов, источник излучения и различные оптические порты.

В измерительный порт вставляется коннектор оптического шнура (патч-корда), которым прибор подключается к тестируемому волокну линии. При запуске процесса измерения процессор даёт команду на формирование зондирующего импульса определенной мощности и длительности. Генератор формирует его в электрической форме, лазерный диод преобразует его в оптическое излучение определенной длины волны и посылает в линию. Импульс проходит через оптический порт и распространяется далее в волокне линии. В каждой точке ОВ свет испытывает рассеяние. Совсем незначительная часть света рассеивается во все стороны, причём бОльшая его часть рассеивается в обратном направлении. Эта часть возвращается по волокну обратно и, пройдя входной порт, через ответвитель попадает на фотоприёмник. Этот элемент обладает очень высокой чувствительностью, что позволяет ему улавливать сигнал, в тысячи раз ослабленный по сравнению с уровнем мощности зондирующего импульса. Сигнал регистрируется на протяжении определенного времени, оцифровывается (АЦП) и анализируется процессором. Результатом обработки этого цифрового сигнала будет некая зависимость уровня мощности от времени. Для удобства временная шкала пересчитывается в шкалу расстояний и на экран выводится результирующая кривая, характеризующая уровень обратного рассеяния в каждой точке тестируемого ОВ. Эта кривая называется рефлектограммой.

Состав рефлектограммы

Рис. 2. Общий вид рефлектограммы

На рис. 2 можно увидеть рефлектограмму, содержащую несколько характерных участков, соответствующих различным неоднородностям в ОВ. Эти неоднородности принято называть событиями.

Чтобы получить значения потерь, возникающих в той или иной части линии, необходимо прежде всего правильно интерпретировать всё, что видно на этой кривой.

Основными типами событий можно назвать следующие:

  • Всплеск уровня обратного сигнала на вводе в линию, обусловленный отражением от вводного коннектора;
  • Пологие участки линейного вида, расположенные между неоднородностями, соответствующие участкам целого волокна, в которых изменение уровня обратного сигнала обусловлены равномерным затуханием за счёт рассеяния и поглощения. Угол наклона таких участков прямо пропорционален величине километрического затухания;
  • События без отражения, характерные для сварных соединений и изгибов. Отображаются в виде «ступенек» изменения уровня обратного сигнала;
  • События с отражением, характерные для разъемных соединений, микротрещин, торцов ОВ. На рефлектограмме отображаются в виде резких всплесков уровня;
  • Изменение уровня обратного сигнала разного вида, но с обязательным последующим спадом до уровня шумов, характерное для конца линии. Различный вид обусловлен разным состоянием конца линии – тип установленного коннектора (UPC/APC) или его отсутствие (скол ОВ может иметь отражение, а может полностью рассеивать свет).

На практике можно столкнуться с различными вариациями и комбинациями этих событий и умение их корректно идентифицировать — задача иной раз не из лёгких. Но упростить себе жизнь можно, получив рефлектограмму красивого, информативного вида. Для этого следует придерживаться некоторых правил и правильно установить параметры прибора.

Самое главное правило при работе с OTDR — аккуратное обращение с вводным коннектором. Следует помнить, что в корпусе прибора установлен точно такой же коннектор (как правило, типа UPC), какой вставляем в измерительный порт снаружи. Но за одним исключением — если повредим коннектор патч-корда, всегда можно взять новый патч-корд. Коннектор, установленный в оптическом тракте прибора, заменить не сможем. При его повреждении придётся обращаться в сервис. Поэтому перед началом измерений рекомендуется убедиться в чистоте всех коннекторов, в случае загрязнений очистить все торцевые поверхности. Для этих целей рекомендуется использовать специальные чистящие приспособления. После окончания измерений все коннекторы закрываются колпачками, измерительный порт — специальной крышечкой.

Для контроля чистоты коннекторов наилучшим решением будет использование специального компактного микроскопа. Но он достаточно дорог. Поэтому в его отсутствие можно сделать оценку по следующему признаку. Если, начав измерения, видим на рефлектограмме область ввода, схожую с изображением на рис. 3, можно смело утверждать — на каком-то из коннекторов осталась грязь.

Рис. 3. Область ввода в случае загрязнения («лыжа»).

Необходимо извлечь коннектор патч-корда, провести чистку и при последующем подключении картинка будет иметь такой же вид, как на рис. 4.

Рис. 4. Область ввода с чистыми коннекторами.

Если коннекторы чистые, необходимо произвести настройку параметров измерения.

Перечислим эти параметры и поясним, на что они влияют:

  • длина волны зондирующего импульса,
  • диапазон измеряемых длин,
  • длительность зондирующего импульса,
  • коэффициент преломления тестируемого волокна,
  • время усреднения в режиме работы с усреднением.

Оптические рефлектометры могут производить измерения на различных длинах волн. Как правило, длины волн выбираются производителями в соответствии с рабочими диапазонами (окнами прозрачности) оптических волокон.

Хотя километрическое затухание в ОВ различно на разных длинах волн, принципы и методы проведения измерений являются одинаковыми для всех длин волн. Если для отчёта не требуется предоставить результаты измерений на нескольких длинах волн, достаточно провести измерения с λ = 1550 нм.

Под диапазоном измеряемых длин понимается длина волокна, которую рефлектометр будет изображать на рефлектограмме. Правило довольно простое — необходимо установить этот диапазон таким, чтобы на рефлектограмме уместилась вся линия целиком. Если линия будет обрываться на середине, это будет считаться недопустимым результатом.

Длительность импульса — один из самых ключевых и неоднозначных параметров. Дело в том, что при увеличении его длительности, можно обнаружить такой эффект, как увеличение так называемых «мёртвых зон» после отражающих неоднородностей. Мёртвой зоной называют участок рефлектограммы, на котором нельзя получить никакой информации об истинном уровне обратного сигнала. Связано это с тем, что всё время, которое испускается зондирующий импульс, рефлектометр будет получать и отклик от него. Этот отклик будет иметь вид резкого всплеска. И чем длиннее импульс, тем дольше будет этот всплеск перекрывать любые события, следующие за этим отражением. На рис. 5 приведены рефлектограммы, полученные на одной и той же линии, но с разными tимп.. При самом большом импульсе мы уже не «видим» сварного соединения на расстоянии 540 м от начала линии.

Рис. 5. Сравнение мёртвых зон при импульсах разной длительности.

Почему бы тогда не ставить всегда длительность импульса на минимум? В этом и заключается коварная особенность этого параметра — при уменьшении длительности импульса обнаружим, что уровень обратного сигнала из линии падает настолько быстро, что обращается в шум, не достигая конца линии. Наглядно это показано на рис. 6, где приведены рефлектограммы, снятые с линии довольно большой протяжённости, и с импульсами разной длины.

Видим, что короткие импульсы начинают искажаться и превращаются в шумы, делая часть рефлектограммы совершенно непригодной для измерения.

Рис. 6. Измерение с разной длительностью импульсов линии большой длины.

Варьируя этим параметром, в итоге можем получить результат, который нас интересует в конкретном случае: либо получить высокую детализацию и разглядеть события, находящиеся вблизи друг от друга, либо увидеть линию целиком и точно измерить потери по затуханию на линейных участках.

Кстати, с появлением мёртвой зоны на вводе связано ограничение по минимальной измеряемой длине волокна, упомянутое в начале статьи. Рефлектометр практически не способен различить длину волокна порядка 1–2 метров, поскольку даже у самых совершенных моделей эта начальная мёртвая зона составляет порядка 3 метров.

Также начальной мёртвой зоне можно приписать невозможность измерения потерь на коннекторе ближнего к измерителю кросса. Если уровень обратного сигнала после коннектора отчётливо видно, то каким был уровень до него — не позволяет мёртвая зона. Для борьбы с этим применяются так называемые согласующие кабели, представляющие из себя катушки волокна, имеющие длину, как правило, от 200 м до 1 км. Такая катушка оконечена разъёмами и ставится в оптический тракт между прибором и тестируемой линией. В результате получим рефлектограмму вида, изображенного на рис. 7.

Рис. 7. Рефлектограмма, полученная с применением согласующего кабеля.

Зная уровень сигнала до разъема на кроссе и уровень после него, определяем, сколько децибел сигнал потерял на этом разъёме.

Следующим установочным параметром является коэффициент преломления кварцевого стекла сердцевины. Для нас этот параметр правильнее будет определить как величину, показывающую, во сколько раз скорость света в вакууме превышает скорость света в волокне. Это отношение используется прибором для расчёта расстояний, которые проходит в ОВ зондирующий импульс.

И последний параметр — время усреднения. В режиме работы OTDR с усреднением происходит запоминание результатов от всех зондирующих импульсов, которые прибор посылает в линию и дальнейшее усреднение этих результатов. Это позволяет улучшить вид рефлектограммы, сглаживая линейные участки, особенно на линиях большой длины. Чем больше время усреднения, тем больше результатов будет накоплено и тем более гладкий вид будет иметь кривая. Но вместе с увеличением этого времени, увеличивается общее время, которое уйдет на измерения. Особенно это актуально при измерениях линий, содержащих большое число волокон.

Помимо режима работы «с усреднением» в рефлектометре есть режим «в реальном времени». В этом случае рефлектометр постоянно зондирует ОВ импульсами и результат каждого отклика выводит на экран. В этом случае вид кривой получается неустойчивым, колеблющимся и непригодным для снятия показаний. Использование такого режима удобно, когда необходимо определить место обрыва в линии или для идентификации нужного волокна.

Смотрите обзоры рефлектометров на канале ВОЛС.Эксперт в Ютубе

Методы измерения параметров ВОЛС в ручном режиме

После получения рефлектограммы, помимо её графического отображения на экране можем видеть так называемую таблицу событий. Это своеобразное представление результатов, отражающее все события, все участки тестируемого волокна, с указанием их протяжённости, местоположения, потерь и т. д. Всё это рефлектометр определяет в автоматическом режиме, давая возможность сразу же видеть готовые результаты. Но полностью полагаться на искусственный интеллект в этом вопросе нельзя. В любом волокне найдутся события, которые прибор распознать не сможет, либо распознает некорректно. Например, если сварное соединение выполнено настолько хорошо, что перепада по уровню практически нет — рефлектометр даже не станет считать потери в этом месте. Поэтому необходимо уметь проводить измерения в ручном режиме. В этом случае используем так называемые маркеры — курсоры в виде вертикальных линий, которые можно передвигать на нужную отметку по расстоянию и которые позволяют узнать уровень сигнала на этой отметке. Все расчёты прибор делает сам, но делает их именно там, где указывали.

Таким образом можно измерить:

  • оптическую длину трассы,
  • километрическое затухание ОВ,
  • потери на неоднородностях.

В первом случае, чтобы измерить длину линии (или расстояние между любыми двумя точками), необходимо поставить маркеры так, как это показано на рис. 8.

Рис. 8. Измерение длины между двумя точками линии

Один из маркеров устанавливаем в нулевую отметку, второй ставим в точку, соответствующую началу всплеска на конце линии. В поле результатов на экране OTDR будет указано расстояние между маркерами, которое будет соответствовать длине волокна.

При измерении километрического затухания маркеры важно установить так, чтобы оба они находились на линейном участке, не заходя в мёртвые зоны и пересекаясь с неоднородностями. См. рис. 9.

Рис. 9. Измерение погонного (километрического) затухания ОВ.

Результат так же будет отображаться на экране, в виде величины потерь в волокне, приходящихся на ограниченную маркерами длину.

Измеряя потери на сварках, разъёмах или других неоднородностях, можно воспользоваться двухточечным методом определения потерь. Необходимо установить два маркера в окрестностях события — до и после него. См. рис. 10.

Рис. 10. Измерение потерь на событии 2-точечным методом.

Результат будет подсчитан как разница между уровнем в точке А (первый маркер) и в точке В (второй маркер).

Надо сразу оговориться, что метод этот имеет крайне низкую точность, и его использовать не рекомендуется. Альтернативой является метод измерения по 5 точкам (в некоторых моделях OTDR этот метод назван 4-точечным, но его реализация полностью аналогична 5-точечному). В этом случае получим наиболее достоверное значение потерь.

В этом методе используется 5 маркеров. Первые два устанавливаются на линейный участок, расположенный до события. По ним участок аппроксимируется прямой линией. Два других маркера устанавливаем после события, по ним так же аппроксимируется участок волокна. Последний пятый маркер устанавливается в точку, соответствующую местоположению события. Именно в этой точке прибор рассчитывает перепад уровня между двумя аппроксимированными прямыми. Результат на рис. 11.

Рис. 11. Измерение потерь на событии 5-точечным методом.

В точке события (5-й маркер, голубого цвета) прибор будет указывать координату и значение потерь.

Обычно, результаты представлены в двух вариантах. Первый обозначается как TPA (Two-Point Approximation), второй LSA (Low Square Approximation). То есть, в первом случае аппроксимация делается по паре точек, а во втором методом наименьших квадратов. Второй алгоритм более совершенный, поэтому результаты будут более точными. Напомним, что для измерения реальных потерь на сварном соединении необходимо произвести измерения с двух сторон линии, с последующим усреднением результата.

Основные отличия разных моделей OTDR

Отличия эти можно описать следующими характеристиками:

  • динамический диапазон измерений OTDR,
  • одно- или многомодульная конструкция OTDR,
  • функционал оптического модуля,
  • размеры устройства, эргономичность, операционная система, интерфейс и пр.

Первую характеристику в этом списке, пожалуй, можно назвать самой главной, определяющей. Динамический диапазон — это разница в децибелах между уровнем ввода и верхним уровнем шумов, где сигнал становится неразличимым. Строго говоря, это максимальное значение полных потерь, которые может увидеть и измерить рефлектометр. Динамический диапазон зависит от многих факторов, но основным из них является мощность источника лазерного излучателя. Львиная доля стоимости рефлектометра определяется именно этим компонентом.

Далее, если выбираем одномодульную конструкцию OTDR, следует понимать, что увеличить, расширить её функционал в дальнейшем будет невозможно. В этом случае оптический модуль является одним целым с базовым и разделить их нельзя. Многомодульная конструкция предполагает возможность самостоятельного апгрейда, установки дополнительных оптических модулей, которые могут существенно расширить круг решаемых задач.

Эти возможности как раз и определяются различными конструкциями оптических модулей. Они могут содержать только один оптический порт, предназначенный для измерения на двух длинах волн, с небольшим динамическим диапазоном, а могут содержать в себе широчайший набор функций, таких как: порты для отдельного тестирования SM- и MM-волокон, возможность измерения на различных длинах волн (вплоть до охвата всего CWDM-диапазона), порт видимого излучения для локализации неисправностей, работу оптического порта в режиме постоянного источника заданной мощности и проч.

Ну и наконец, можно выбрать такую конструкцию, которую будет удобно использовать в тех условиях, в которых предстоит работать. В общем, все оставшиеся критерии можно назвать субъективными, поскольку они часто определяются личными предпочтениями. Одним специалистам привычнее работать с интерфейсом приборов Anritsu, другим больше нравятся Yokogawa.

На рис. 12 и рис. 13 приведены в качестве примера две модели, существенно отличающиеся по всем перечисленным характеристикам. 

Рис. 12. Одномодульный рефлектометр Yokogawa AQ1000-UFC.

Рис. 13. Базовый блок EXFO FTB-500-OCT-BTY и оптический модуль EXFO FTB-7600E-0023B-XX.

Измерения ВОЛС с помощью оптического тестера

В отличие от оптических рефлектометров, конструкции которых весьма сложны и работа с которыми требуют серьёзного навыка, ситуация с оптическими тестерами существенно упрощается.

В общем случае оптический тестер (OLTS) представляет из себя комбинацию генератора оптического излучения и измерителя оптической мощности. Комбинации эти, в зависимости от производителя и модели, могут быть совершенно различными, но принцип измерения потерь остаётся одним и тем же.

В соответствии с требованиями рекомендаций ITU-T G.651 и G.652, а также ГОСТ 26814-86 различают две основных методики измерений с помощью OLTS — метод обрыва волокна и метод вносимых потерь.

Рассмотрим их подробнее.

Схема измерений по методу обрыва представлена на рис. 14.

Рис. 14. Измерение по методу обрыва волокна.

На выходе источника оптического излучения устанавливается оптический шнур (пиг-тейл), который приваривается к тестируемой линии. С другого конца линии, используя адаптер голого волокна, тестируемое волокно подключается к измерителю оптической мощности. Источник излучения включают и регистрируют величину средней оптической мощности, выраженную в дБм, прошедшей через линию (Р2). Далее волокно обрывается на расстоянии порядка 2 метров от источника и через адаптер подключается к измерителю. Измеритель регистрирует уровень оптической мощности в отсутствие линии (Р1). Искомая величина потерь находится как разница между этими величинами и выражается в дБ.

Необходимо помнить, что для обеспечения наивысшей точности нельзя допускать даже малейших смещений коннектора в разъеме источника, так как это приведёт к изменению значения потерь на этом коннекторе. В случае с адаптером голого волокна на измерителе мощности, перекоммутация волокна не меняет величину потерь, поскольку в этом разъёме отсутствует внутренний коннектор. (Надо сказать, что это единственная ситуация, известная автору этих строк, в которой вообще можно использовать адаптер голого волокна.)

При соблюдении всех перечисленных требований получаем эталонное измерение потерь.

Основным недостатком этого метода является необходимость доступа к неоконеченному волокну, а этой возможности, как правило, нет, если речь идёт о введенных в эксплуатацию ВОЛС. Этот метод актуален для лабораторных измерений.

На практике же пользуются вторым, альтернативным методом — методом вносимых потерь. Его условно тоже можно разделить на несколько разновидностей. В первом случае на рис. 15 показана схема измерений с двумя эталонными перемычками.

Рис. 15. Измерение по методу вносимых потерь (две эталонные перемычки).

В источник и измеритель оптической мощности устанавливаются оптические шнуры типа патч-корд. Соединив их между собой в промежуточной оптической розетке, проводятся измерения уровня мощности без линии (Р1). Затем, коннекторы из розетки извлекаются, и подключаются к розеткам на концах тестируемой линии. Производится измерение мощности прошедшего через волокно излучения (Р2).

Потери в этом волокне определяются так же, как и в предыдущем случае, в виде разницы Р1 и Р2.

Основное отличие заключается в том, что остаются неизвестными точные потери в коннекторах оптических шнуров. Разъединив их и соединив снова (уже с другими коннекторами), получим некоторое отличие в величине потерь.

Тем не менее, этот метод также обладает большой точностью при измерении суммарных потерь в линии, если сравнивать его с измерением обратного рассеяния (OTDR).

Однако, мы упомянули другую разновидность этого метода, а именно — измерение с одной эталонной перемычкой. Этот метод рекомендуется стандартом TIA-568-С.3 как единственно правильный. Отличие заключается в том, что опорное значение мощности (Р1) измеряется только с одним патч-кордом, который остаётся на источнике. Далее к измерителю подключается второй патч-корд и проводится измерение мощности, прошедшей через линию (Р2).

Разница заключается в том, что в первом случае получаем потери только с учётом коннекторов тестируемой линии, а во втором к ним прибавляются потери от присоединяемых коннекторов.

Самым правильным решением при выборе методики будет следование пожеланиям заказчика, которому будут сдаваться результаты измерений.

В любом случае, необходимо чётко понимать, что и в каком случае измеряем и как можно трактовать полученные результаты.

Рис. 16. Измерение по методу вносимых потерь (одна эталонная перемычка).

Если говорить об отличиях разных моделей тестеров, то они, разумеется, есть. Конструктивно тестеры могут совмещать в одном корпусе и источник, и измеритель, могут быть выполнены в виде отдельных приборов. В некоторых моделях, имеющих первую конструкцию, предусматривается тестирование линии в дуплексном режиме. То есть, два таких прибора подключаются к двум волокнам линии с обеих сторон, так, чтобы излучающий порт одного прибора соединялся с приёмным портом второго. В этом режиме тестеры позволяют определить также и длину линии.

Отличие может быть в номинальной мощности излучателя и в чувствительности фотоприёмника. Излучение в различных моделях может проводиться не на двух длинах волн, а на трёх. (Приёмники при этом, как правило, позволяют измерять сигнал на любой длине волны). Некоторые, совсем уж продвинутые модели имеют большие и даже цветные дисплеи и позволяют подключать к ним видеомикроскопы для визуализации поверхностей коннекторов…

Несмотря на эти обстоятельства, основную свою задачу — прямое измерение оптических потерь позволяют решать абсолютно все существующие модели.

В качестве примера можно взять любую модель из каталога. Например, большую популярность в нашей стране имеют тестеры фирмы FOD, один из которых изображен на рис. 17.

Рис. 17. Оптический тестер FOD 1208.

Заключение

Разумеется, в этой статье затронуты только основные моменты, касающиеся измерений волоконно-оптического кабеля. Можно пойти дальше — открыть какой-нибудь авторитетный учебник с массой формул и раскрытием физических принципов описывающий теорию измерений. Но если рассказать о том, как научиться работать с измерительными приборами в рамках одной статьи или в учебнике, еще можно, то научиться работать с этими приборами, прочитав статью не получится.

Когда дело дойдёт до применения знаний на практике, сразу же остро будет ощущаться нехватка главного — опыта. У автора этих строк были случаи, когда несмотря на многолетний опыт работы с оптическими линиями, результаты измерений вызывали полное непонимание, доходившее до беспомощности…

В нашем учебном центре вы сможете приобрести свой первый опыт и в монтаже, и в практических занятиях по измерениям на самом передовом оборудовании. Все учебные программы составлены таким образом, чтобы по их окончании слушатели приобретали не только удостоверение, но и получали реально полезные навыки. Вливайтесь и вы в ряды наших слушателей!

Подробнее про основные понятия и нормы при измерениях параметров ВОЛС можете узнать, посмотрев запись нашего вебинара:

Для более подробного погружения в тему советуем ознакомиться другими нашими материалами:

  1. Запись вебинара «Рефлектометрические измерения. Строительство ВОЛС».
  2. Запись вебинара «Рефлектометрические измерения. Метод шлейфа. Нормализующая катушка».
  3. Запись вебинара «Рефлектометрические измерения. Оптический бюджет. Потери на ЭКУ».
  4. Статья «Кабели-датчики для распределенного оптического мониторинга».

Илья Смирнов,
технический эксперт, преподаватель ВОЛС.Эксперт

Dbm To Db Calculator

Опубликовать ваши комментарии?

Конвертер дБм Калькулятор преобразования дБм

Just Now дБм Конвертер. дБм ( децибел -милливатт) преобразование калькулятор . Перевести децибел милливатт в милливатты, ватты, децибел, -ватт. Введите мощность в одно из текстовых полей и нажмите кнопку Конвертировать:

Веб-сайт: Rapidtables.com