Что такое затухание сигнала?
Затухание сигнала — это потеря его мощности по мере прохождения через среду: кабель, оптическое волокно, разъём или свободное пространство. Измеряется оно в децибелах (дБ) — логарифмической единице, которая удобно выражает очень большие отношения в виде небольших и легко читаемых чисел. Положительное значение затухания означает, что выходная мощность меньше входной, то есть сигнал ослаб.
Как пользоваться калькулятором
Введите входную мощность (\(P_{\text{вх}}\)) и выходную мощность (\(P_{\text{вых}}\)) в одной и той же единице измерения — здесь используются милливатты (мВт), но подойдёт любая единица мощности, ведь результат зависит только от их отношения. Нажмите «Рассчитать», и инструмент покажет затухание в децибелах вместе с исходным отношением мощностей. Это удобно при оценке кабельных линий, делителей, аттенюаторов и общего бюджета линии связи.
Разбор формулы
Затухание в децибелах вычисляется так:
$$\text{Затухание (дБ)} = 10 \cdot \log_{10}\!\left(\frac{P_{\text{вх}}}{P_{\text{вых}}}\right)$$
Поскольку мощность пропорциональна квадрату напряжения или тока, в формуле для мощности используется коэффициент 10. (Если бы вы работали с отношением напряжений или токов, коэффициент был бы равен 20.) Десятичный логарифм сжимает широкий динамический диапазон: потеря мощности в 10 раз — это 10 дБ, в 100 раз — 20 дБ, а в 1000 раз — 30 дБ.
Пример расчёта
Предположим, сигнал входит в кабель с мощностью 100 мВт, а выходит с мощностью 10 мВт. Отношение мощностей равно \(100 / 10 = 10\). Затухание составит $$10 \cdot \log_{10}(10) = 10 \cdot 1 = \textbf{10 дБ}.$$ Сигнал потерял 90 % своей мощности, что компактно выражается потерей в 10 дБ.
Частые вопросы
Важно ли, какую единицу мощности я использую? Нет. Так как в формуле берётся отношение двух мощностей, любая согласованная единица (мВт, Вт, мкВт) даёт одинаковый результат в дБ — главное, чтобы обе величины были в одной единице.
Что означает отрицательный результат? Отрицательное значение говорит о том, что выходная мощность превышает входную, то есть речь идёт об усилении, а не о потерях. Это происходит, например, при использовании усилителей.
Зачем использовать децибелы вместо обычного отношения? Децибелы превращают умножение отношений в их сложение. Благодаря этому потери отдельных компонентов в цепи можно просто складывать, чтобы получить суммарные потери всей линии.
Типичные значения затухания для распространённых сред
Затухание сильно зависит от частоты, типа кабеля и — для оптоволокна — длины волны. Приведённые ниже значения являются репрезентативными, широко документированными цифрами, полезными для предварительного планирования. Всегда проверяйте спецификацию производителя для конкретной детали и частоты, которую вы используете, так как потери возрастают с частотой для медных кабелей и варьируются по длине волны для оптоволокна.
Коаксиальный кабель (потери на 100 м)
| Кабель | Частота | Прибл. затухание |
|---|---|---|
| RG-58 | 100 МГц | ~16 дБ/100 м |
| RG-58 | 400 МГц | ~33 дБ/100 м |
| RG-6 | 100 МГц | ~6 дБ/100 м |
| RG-6 | 1000 МГц | ~20 дБ/100 м |
Витая пара (Cat5e / Cat6, на 100 м канала)
| Кабель | Частота | Прибл. вносимые потери |
|---|---|---|
| Cat5e | 100 МГц | ~22 дБ/100 м |
| Cat6 | 100 МГц | ~20 дБ/100 м |
| Cat6 | 250 МГц | ~33 дБ/100 м |
Оптическое волокно (потери на км)
| Волокно / длина волны | Прибл. затухание |
|---|---|
| Одномодовое @ 1310 нм | ~0,32–0,4 дБ/км |
| Одномодовое @ 1550 нм | ~0,17–0,25 дБ/км |
| Многомодовое (OM3/OM4) @ 850 нм | ~2,5–3,0 дБ/км |
| Многомодовое @ 1300 нм | ~0,7–1,0 дБ/км |
Вносимые потери разъёмов и сплиттеров
| Компонент | Типичные потери |
|---|---|
| Оптический разъём (подключённая пара, LC/SC) | ~0,3–0,75 дБ |
| Сварной сплайс | ~0,1 дБ |
| Механический сплайс | ~0,3 дБ |
| Оптический 2-канальный сплиттер (1×2) | ~3,5 дБ |
| Оптический 4-канальный сплиттер (1×4) | ~7,2 дБ |
| Оптический 8-канальный сплиттер (1×8) | ~10,5 дБ |
| РЧ коаксиальный разъём (N, SMA) | ~0,1–0,3 дБ |
