ما هو توهين الإشارة؟
توهين الإشارة هو فقدان قوة الإشارة أثناء انتقال القدرة عبر وسط ما، مثل الكابل أو الألياف الضوئية أو الموصل أو الفضاء الحر. ويُقاس بوحدة الديسيبل (dB)، وهي وحدة لوغاريتمية تتيح التعبير عن نسب كبيرة جدًا بأرقام صغيرة وسهلة القراءة. وتعني قيمة التوهين الموجبة أن قدرة الخرج أقل من قدرة الدخل — أي أن الإشارة قد ضعفت.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخِل قدرة الدخل (\(P_{in}\)) وقدرة الخرج (\(P_{out}\)) بالوحدة نفسها — نستخدم هنا المللي واط (mW)، لكن يمكنك استعمال أي وحدة قدرة طالما أنها موحَّدة، لأن الناتج يعتمد على النسبة فقط. اضغط على "احسب" لتعرض لك الأداة قيمة التوهين بالديسيبل إلى جانب نسبة القدرة الأولية. وهذا مفيد لتقييم امتدادات الكابلات والمقسِّمات ووسادات التوهين وموازنة فقد الوصلة بصفة عامة.
شرح المعادلة
يُحسَب التوهين بالديسيبل وفق المعادلة التالية:
$$\text{Attenuation (dB)} = 10 \cdot \log_{10}\!\left(\frac{\text{Input Power (mW)}}{\text{Output Power (mW)}}\right)$$
وبما أن القدرة تتناسب مع مربع الجهد أو التيار، فإن صيغة القدرة تستخدم المعامل 10. (أما إذا كنت تتعامل مع نسب الجهد أو التيار بدلًا من القدرة، فيكون المعامل 20.) ويعمل اللوغاريتم ذو الأساس 10 على ضغط المدى الديناميكي الواسع: فالفقد بمقدار 10 أضعاف في القدرة يساوي 10 ديسيبل، والفقد بمقدار 100 ضعف يساوي 20 ديسيبل، والفقد بمقدار 1000 ضعف يساوي 30 ديسيبل.
مثال محلول
لنفترض أن إشارة تدخل كابلًا بقدرة 100 mW وتخرج بقدرة 10 mW. تكون نسبة القدرة \(100 / 10 = 10\). ومن ثم يكون التوهين $$10 \cdot \log_{10}(10) = 10 \times 1 = 10 \text{ dB}$$ 10 ديسيبل. وهكذا فقدت الإشارة 90% من قدرتها، وهو ما يُعبَّر عنه باختصار بفقد قدره 10 ديسيبل.
قيم التوهين النموذجية للوسائط الشائعة
يعتمد التوهين بشكل كبير على التردد ونوع الكابل، وفي حالة الألياف—على الطول الموجي. القيم أدناه هي أرقام موثقة على نطاق واسع مفيدة للتخطيط الأولي. تأكد دائماً مقابل ورقة بيانات الشركة المصنعة للجزء والتردد المحدد الذي تستخدمه، لأن الخسارة تزداد مع التردد للنحاس وتختلف حسب الطول الموجي للألياف.
كابل متحد المحور (خسارة لكل 100 م)
| الكابل | التردد | الخسارة التقريبية |
|---|---|---|
| RG-58 | 100 MHz | ~16 dB/100 m |
| RG-58 | 400 MHz | ~33 dB/100 m |
| RG-6 | 100 MHz | ~6 dB/100 m |
| RG-6 | 1000 MHz | ~20 dB/100 m |
زوج ملتوي (Cat5e / Cat6، لكل قناة 100 م)
| الكابل | التردد | خسارة الإدراج التقريبية |
|---|---|---|
| Cat5e | 100 MHz | ~22 dB/100 m |
| Cat6 | 100 MHz | ~20 dB/100 m |
| Cat6 | 250 MHz | ~33 dB/100 m |
الألياف البصرية (خسارة لكل كم)
| الألياف / الطول الموجي | الخسارة التقريبية |
|---|---|
| أحادي النمط @ 1310 nm | ~0.32–0.4 dB/km |
| أحادي النمط @ 1550 nm | ~0.17–0.25 dB/km |
| متعدد الأنمط (OM3/OM4) @ 850 nm | ~2.5–3.0 dB/km |
| متعدد الأنمط @ 1300 nm | ~0.7–1.0 dB/km |
خسارة إدراج الموصلات والمقسمات
| المكون | الخسارة النموذجية |
|---|---|
| موصل الألياف (زوج متطابق، LC/SC) | ~0.3–0.75 dB |
| وصلة بالانصهار | ~0.1 dB |
| وصلة ميكانيكية | ~0.3 dB |
| مقسم بصري ثنائي الاتجاه (1×2) | ~3.5 dB |
| مقسم بصري رباعي الاتجاه (1×4) | ~7.2 dB |
| مقسم بصري ثماني الاتجاه (1×8) | ~10.5 dB |
| موصل RF متحد المحور (N, SMA) | ~0.1–0.3 dB |
الأسئلة الشائعة
هل تؤثر وحدة القدرة المستخدمة في النتيجة؟ لا. فبما أن المعادلة تعتمد على نسبة بين قدرتين، فإن أي وحدة موحَّدة (mW أو W أو µW) تعطي النتيجة نفسها بالديسيبل، شريطة أن تشترك القيمتان في الوحدة ذاتها.
ماذا تعني النتيجة السالبة؟ تعني القيمة السالبة أن قدرة الخرج تفوق قدرة الدخل — أي أن هناك كسبًا لا فقدًا، وهو ما يحدث مع المُكبِّرات.
لماذا نستخدم الديسيبل بدلًا من النسبة المجردة؟ لأن الديسيبل يحوِّل عملية ضرب النسب إلى عملية جمع، مما يسهِّل جمع خسائر عدة مكوّنات متسلسلة للحصول على إجمالي فقد الوصلة.
