De fleste kommunikationssystemer (menneskelig tale, ekkolod, mikrobølgeovn, radio, co-aks, fiberoptik, snoede par osv.) Er simpelthen beskrevet i form af:

Sendestyrke
Nedbrydning af transmissionsvejen
Modtagerens følsomhed (strøm)

Det er derfor helt naturligt, at kommunikationsingeniører bruger et system med enheder og målinger, der gør det muligt at definere og beregne disse tre elementer.

Bemærk, at transmissionseffekt og modtagerfølsomhed er absolutte effektniveauer (f.eks. Watts eller dBm), hvorimod transmissionsstiennedbrydning er en relativ værdi (f.eks.% Signalreduktion eller dB), som generelt er uafhængig af det aktuelle effektniveau. Stienedbrydning kan involvere en kombination af faktorer, såsom dæmpning og spredning. Ingen dæmpningsfaktorer såsom spredning opsummeres ofte som en simpel "ækvivalent tab" -straf, så de kan behandles på samme måde,

Det universelle målesystem, der er anvendt til dette formål, er Decibel, som er en logaritmisk enhed. Decibel-enheden tillader, at disse 3-systemparametre let kan beregnes ved tilføjelse og subtraktion snarere end multiplikation og opdeling.

Eksempel
Hvordan dette gør beregningerne enkle vises i et eksempel på et fiberoptisk transmissionssystem:

Absolutte effektniveauer i dette eksempel udtrykkes i dBm og henviser generelt til indgangs- og udgangseffektniveauer. 'M' henviser til det anvendte referenceniveau, i dette tilfælde mW (milli Watts).

Referenceniveauet for optiske systemer er normalt 1 mW, da den absolutte transmissionseffekt ofte handler om dette effektniveau, hvilket gør det til et praktisk angivelsessted. En værdi på 0 dBm er 1 mW.

Lad os se på det tilladte tabsbudget for et typisk system:

Tilladelig nedbrydning eller tabsbudget: -4 -27 = 23 dB.
Bemærk, at "tab" virkelig betyder "negativt", så et tab af 23 dB betyder -23 dB tilladeligt tab.
(Et negativt tab ville være en gevinst)

Signaldæmpning i dette eksempel er defineret i dB-enheder og henviser generelt til transmissionstabstab (tab af transmissionsstier)

Lad os se på tabet af 3 faktiske fiberlængder, der er sammenføjet:

Så den beregnede transmissionsnedbrydning af det komplette link er 7.3 + 4.8 + 6.9 = 19 dB

Derfor reserve systemmargen -19 - (-23) = 4 dB
I dette eksempel er systemet, hvis det samlede transmissionstab er 19 dB, så er den ekstra systemmargin 4 dB.

Imidlertid skal der tages højde for usikkerhed ved måling af strøm og tab. Antag, at testnøjagtigheden er plus eller minus 0.41 dB dB (f.eks. 10%) for hver af de 2 absolutte effektmålinger og hver af de 3 tabsmålinger, så er det 5 masser af 0.41 dB usikkerhed, det er her matematikken bliver lidt vanskeligt, da dB-usikkerheder ikke bare tilføjer, og under alle omstændigheder lineære usikkerheder lettest tilføjes ved hjælp af en rms-metode.

Her er en oversigt over forkerte og rigtige matematikresultater:

Forkert! Usikkerhed = 5 x 0.41 dB = 2.05 dB
Forkert! Usikkerhed = "rms of 5 x .41 dB" = 0.92 dB (ikke særlig langt væk)
Forkert! Usikkerhed = 5 x 10% = 50% = 1.76 dB
Højre! Usikkerhed = "rms of 5 x 10%" = 22.4% = 0.88 dB
Så i dette tilfælde er den faktiske systemmargen korrigeret for denne måleusikkerhed 4 - 0.88 = 3.12 dB

Bemærk, at der er nogle få måder at "korrekt" beregne usikkerhed på. Den seneste er Welch-Satterthwaite-ligningen, men denne er mere kompliceret og ud over denne artikel. Det bruges i kalibreringslaboratorier og kan resultere i lidt mindre usikkerhedsværdier. Den traditionelle RMS-metode, der er vist her, forstås lettere og er ganske passende til de fleste formål.

I dette tilfælde, på grund af måleusikkerhed, er en målt margin på mellem 3.12 til 4.88 faktisk marginal, f.eks. Kan det være godt eller dårligt, afhængigt af.

Så testnøjagtighed er vigtig for at reducere måleusikkerheden. Forbedret testnøjagtighed resulterer direkte i at muliggøre større variation i acceptkriterier. For eksempel ville en tilladt målt margin på 3.12 dB i ovenstående tilfælde ikke være acceptabel, hvis testusikkerheden er større, hvilket resulterer i øget omarbejdning.

Definitionen af dBm-enheden er:

Hvis P2 ikke er fast, er det også kendt som 'decibel (eller dB) definition'.
Nogle prøveværdier:

Til relative dB-målinger defineres P2 vilkårligt af brugeren:

Hvor meget dBm / dB måleopløsning har jeg brug for?
Målere er tilgængelige med opløsning, der spænder fra 0.1 til 0.001 dB / dBm, med omkostningsforskelle, der svarer til:

0.001 dBm / dB-opløsning kan lejlighedsvis være nyttigt i omhyggeligt kontrollerede laboratorieforhold, men selv i denne situation er det meget vanskeligt at gøre brug af denne meget opløsning.

0.1 dB-opløsning er muligvis ikke nok. Denne ydelse er ofte tilstrækkelig til at måle absolutte effektniveauer, men kan ikke måle konnektor eller spaltetab med tilstrækkelig præcision, da den involverede måleusikkerhed er større end den forventede testværdi. Usikkerheden skal være over ± 0.14 dB (f.eks. ± 1-ciffer, over 2-målinger).

0.01 dB (0.23%) opløsning er ideel til det meste arbejde med fibersystemer. Det er af denne grund, at Kingfisher-instrumenter generelt giver en opløsning på 0.01 dB.

Beregning af dBm-måleusikkerhed
For at beregne den totale måleusikkerhed er følgende regler nyttige:

Lineær usikkerhed kan tilføjes ved hjælp af den sædvanlige RMS-metode. For eksempel er det samlede antal 3 usikkerheder på 4%, 3% og 2%, = √ (42 + 32 + 22) = 5.4% (ikke 9%).
Imidlertid skal usikkerhedsværdier for dBm / dB konverteres til lineære værdier og derefter gennemsnittes ved hjælp af ovenstående metode.
I praksis kan denne ulempe ofte undgås ved hjælp af en "decibel matematik" -regel som følger:

Hvis den 2ndste højeste logaritmiske værdi er mindre end 80% af den højeste værdi, tilnærmes usikkerheden til den største værdi.
Hvis den 2nd højeste værdi er over 80% af den højeste værdi, ganges den højeste værdi med 1.4 for det samlede tal.

I praktiske situationer har en eller to usikkerhedsfigurer en tendens til at dominere de andre. Her er nogle eksempler:
Tre forskellige usikkerhedsværdier for 0.3 dB, 0.2 dB, 0.1 dB, giver en kombineret usikkerhed på 0.35 dB. Fejlen ved ignorering af de lavere værdier er kun 0.05 dB.
To lignende usikkerhedsværdier for 0.3 og 0.29 dB giver en kombineret usikkerhed på 0.39 dB. Det omtrentlige tal er 0.42 dB, kun ud med 0.03 dB.
Fem forskellige usikkerhedsværdier af 0.4, 0.2, 0.1,, 0.09, 0.05 dB giver en kombineret usikkerhed på 0.42 dB. Dette er inden for 0.02 dB i det omtrentlige tal for 0.4 dB.

dB gennemsnit

Inden for telekommunikationsindustrien beregnes linkdæmpning almindeligvis ved gennemsnit af en tovejs måling. Der er forskellige årsager hertil, men de vigtigste praktiske grunde er, at denne metode eliminerer målerkalibreringsfejl og minimerer virkningen af kildedrift. Dette er selvfølgelig enkle ting, men den skjulte fejl er, at det er matematisk forkert for logaritmiske enheder eller dB-enheder, der skal behandles på denne måde. Den rigtige metode er først at konvertere til lineær, derefter gennemsnit og endelig konvertere tilbage til dB. Yderligere læsning om dette emne findes i Kingfisher-applikationsnotat A14, forbedring af nøjagtighed for måling af måling

Elektrooptisk konvertering:
Optiske signaler konverteres normalt til en elektrisk strøm, der derefter måles som en spænding over en modstand (i en transimpedansforstærker).
Den elektriske effekt, der adskilles af modstanden, går op med spændingens firkant.
Så den optiske modtager strøm går også op med kvadratet af det optiske signal.

Så når man arbejder i volt, er forholdet defineret som: