Уровни сигналов

Тема № 2.

При измерениях в системах связи вместо значений мощностей, токов и напряжений зачастую удобнее пользоваться отношениями этих величин, измеренными в различных точках трактов связи. Поскольку диапазон отношений при использовании равномерной шкалы очень велик, удобнее пользоваться логарифмической шкалой. Логарифмы отношений мощностей, токов и напряжений называют уровнями сигналов. Различают абсолютные и относительные уровни. Абсолютными называются уровни, в которых используются отношения измеряемых величин к значениям, условно принятым за нулевые. Согласно рекомендациям МККТТ (ICCTT), сохранённым в рекомендациях МСЭ-Т (ITU-T), за нулевое значение мощности принят 1(мВт): (мВт).

Нулевые значения напряжений и токов зависят от того, на каком сопротивлении нагрузки производятся измерения. Как известно из курса электротехники:

(2.1.)

где согласно закону Ома:

; (2.2.)

Подставляя выражения тока и напряжения (2.2) в формулу (2.1), получаем:

; (2.3.)

; (2.4.)

Z_изм в системах связи может принимать ограниченный ряд значений: входное сопротивление каналов аппаратуры уплотнения – 600(Ом), входное сопротивление симметричных кабельных линий – 150(Ом), входное сопротивление коаксиальных кабельных линий – 75(Ом) и т.д. Рассчитанные по формулам (2.4) значения U₀ и I₀ для возможных значений Z_изм и (мВт) приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Zизм, Ом	U0, В	I0, мА
	0,224	4,47
	0,274	3,65
	0,316	3,16
	0,367	2,72
	0,387	2,58
	0,775	1,29
	1,183	0,85

Абсолютные уровни мощностей могут выражаться с использованием десятичных логарифмов:

(2.5.)

Учитывая (2.3.), получаем значения абсолютных уровней напряжений и токов:

; (2.6.)

; (2.7.)

Значения уровней, измеренных по формулам (2.5.), (2.6.) и (2.7.) исчисляются в размерности децибелов (дБ).

Однако, наряду с рекомендованной МСЭ-Т, в качестве единственной, десятичной логарифмической шкалой до сих пор ещё широкое применение находит натуральная логарифмическая шкала:

; ; (2.8.)

Значения уровней, измеренных по формулам (2.8.) исчисляются в размерности неперов (Нп). Соотношение значений децибелов и неперов равны: 1(Нп) = 8,69(дБ), 1(дБ) = 0,115(Нп).

При необходимости перехода от измеренных значений уровней сигнала, в некоей точке тракта связи, к значениям действующих в этой точке мощностей, напряжений и токов используются следующие формулы:

для десятичной логарифмической шкалы (с учётом (2.5.), (2.6.) и (2.7)) –

; ; (2.9.)

для натуральной логарифмической шкалы (с учётом (2.8.)) –

; ; (2.10.)

При необходимости измерить значение уровней сигнала в точке с сопротивлением отличным от сопротивления измерительного прибора используются следующие выражения:

(2.11.)

(2.12.)

(2.13)

Для натуральной логарифмической шкалы при неравенстве сопротивления измерительного прибора сопротивлению схемы в точке измерения:

(2.14.)

(2.15.)

(2.16.)

Важной характеристикой трактов связи является изменение уровня сигнала при прохождении через тракт. При этом используются относительные уровни сигналов, которые могут представляться в логарифмическом либо разностном выражении.

Относительные уровни сигналов в логарифмическом выражении для значений мощности, напряжения или тока в точке 1 относительно значений этих же величин в точке 2 вычисляются по формулам:

для десятичной логарифмической шкалы –

; ; (2.17.)

для натуральной логарифмической шкалы –

; ; (2.18.)

Если известны абсолютные уровни сигналов в точках 1 и 2, то относительные уровни сигналов удобно представлять в разностном выражении, т.е. как разность абсолютных уровней сигналов в точке 1 и точке 2:

(2.19.)

(2.20.)

(2.21.)

При оценке работоспособности систем связи наиболее удобны для использования логарифмические характеристики передачи сигналов – усиление и затухание. Затухание и усиление сигналов являются противоположными величинами и определяются, как разность абсолютных значений уровней сигналов на входе и выходе измеряемого тракта:

(2.22.)

Если полученный при вычислениях по формуле (2.22.) результат положителен, то измеряемый тракт вносит, при передаче через него сигнала, затухание. В противном случае тракт обладает усилительными свойствами.

Дата добавления: 2014-01-05