3. Уровни передачи и их измерение

3.1 Введение

Для оценки мощности или напряжения сигналов в технике электросвязи введены относительные логарифмические единицы, получившие название уровней передачи. Уровни передачи измеряются либо в неперах (Нп), либо в децибелах (дБ). Так как двойные единицы неудобны, в настоящее время по рекомендации МККТТ используются единые логарифмические меры на основе десятичных логарифмов – децибелы. Но поскольку на сетях связи вместе с новым оборудованием используется еще оборудование, нормы на электрические параметры которого даны в неперах, то временно разрешено применение и логарифмических единиц на основе натуральных логарифмов – неперов.

3. 2 Определение уровней передачи

В практике измерений в телекоммуникациях находят применение абсолютные и относительные уровни передачи.

Абсолютные уровни. Различают абсолютные уровни мощности, напряжения и тока.

Абсолютным уровнем мощности называется отношение активной мощности сигнала в измеряемой точке цепи передачи к активной мощности 1 мВт, выраженное в логарифмических единицах:

, или

где Р – активная мощность, мВт. Активная мощность – это среднее значение мгновенной мощности (p(t) = u(t)*i(t)) за период, равное произведению действующих значений тока и напряжения.

Абсолютным уровнем напряжения называется отношение напряжения в измеряемой точке цепи передачи к напряжению 775 мВ, выраженное в логарифмических единицах:

, или,

где U – действующее значение напряжения, мВ.

Отметим, что на нагрузке 600 Ом напряжение 775 мВ дает ток 775/600 = 1,29 мА и мощность 0,775² / 600 = 0,775 * 1,29 = 1 мВт.

Абсолютным уровнем тока называется отношение тока в измеряемой точке цепи передачи к току 1,29 мА, выраженное в логарифмических единицах:

, или

где I – действующее значение тока, мА.

Таким образом, если активная мощность сигнала в измеряемой точке цепи передачи равна 1 мВт, то p_м = 0, аналогично при U = 775 мВ p_н = 0, а при I = 1,29 мА p_т = 0 . Отметим, что U*I = 775 * 1,29 = 1 мВт.

Из приведенных выражений находим соотношение между неперами и децибелами: 1 Нп ≈ 8,69 дБ, 1 дБ ≈ 0,115 Нп.

Относительные уровни. Для оценки изменения мощности и напряжения сигнала по тракту передачи используются относительные уровни мощности и напряжения.

Относительным уровнем мощности называется отношение мощности в измеряемой точке тракта передачи к мощности сигнала в начале тракта или в точке, условно принятой за начало, выраженное в логарифмических единицах:

, или

где Р₂ – мощность в измеряемой точке тракта передачи;

Р₁ – мощность в начале тракта передачи или в точке, условно принятой за начало.

Относительным уровнем напряжения называется отношение напряжения в измеряемой точке тракта передачи к напряжению сигнала в начале тракта или в точке, условно принятой за начало, выраженное в логарифмических единицах:

, или

где U₂ – напряжение в измеряемой точке цепи;

U₁ – напряжение в начале тракта или в точке, условно принятой за начало.

Выражая входящие в формулы мощности и напряжения через их абсолютные уровни, находим, что относительные уровни равны разности абсолютных уровней:

p_о.м = p_м2 – p_м1 ; p_о.н = p_н2 – p_н1 ,

где p_м2 и p_н2 – абсолютные уровни мощности и напряжения в измеряемой точке цепи;

р_м1 и р_н1 – абсолютные уровни мощности и напряжения в начале тракта или в точке, условно принятой за начало.