Специальные шкалы, выраженные в децибелах

Специалисты в различных областях науки и техники разработали и используют свои собственные шкалы величин, основанные на децибельной (или логарифмической) шкале, которые более приспособлены к требованиям какой-то конкретной области. Специальная шкала была разработана для случая, когда для значения 0 дБ был принят совершенно определенный уровень сигналов, а отсчет отношений всех остальных уровней сигналов производился относительно этого определенного значения, принятого для уровня 0 дБ. Ниже в качестве примера приводится несколько таких логарифмических шкал, наиболее часто используемых в электронике:

• dBm (дБм) — используется при выполнении СВЧ измерений. В данной шкале уровень усиления 0 дБм определяется как 1 милливатт мощности, рассеиваемой в 50-омной резистивной (активной) нагрузке;

• DBm — используется в ряде телефонных компаний. В качестве стандартного для уровня 0 DBm используется 1 милливатт мощности, рассеиваемой в нагрузке 600 Ом;

• VU — единицы усредненной мощности. Шкала этих единиц используется при проведении акустических измерений; нулевое значение, или 0 VU, определяется как 1 милливатт акустического сигнала с частотой 1000 Гц, рассеиваемого в резистивной (активной) нагрузке с сопротивлением 600 Ом;

• dBmV — используется в коаксиальных кабельных антенных системах телевещания, полное комплексное сопротивление которых составляет 75 Ом. Шкала значений dBmV использует в качестве эталонной точки 0 dBmV напряжением 1 мВ на активной (резистивной) нагрузке с сопротивлением 75 Ом;

• dBkm — эта шкала единиц может использоваться в волоконной оптике и относится либо к усилению, либо ослаблению сигнала относительно уровня ослабления в стандартном волоконно-оптическом кабеле, имеющем длину в один километр. Наряду с единицами этой шкалы могут использоваться либо единицы dBmi (потери, выраженные в децибелах относительно уровня ослабления сигнала в кабеле длиной одна миля — 1609 м), либо единицы dBl (относительно потерь в кабеле стандартизованной единичной длины).

За счет внутренних или собственных потерь при прохождении сигнала в волоконно-оптическом кабеле мощность выходного оптического сигнала Po оказывается меньше мощности оптического сигнала, поступившего на вход. Как и в большинстве физических систем, потери световой энергии в оптоволоконном материале с достаточным приближением могут считаться подчиняющимися закону экспоненциального затухания (рис. 10.12а) и быть выражены в виде следующего соотношения:

Рис. 10.12.Затухание энергии светового пучка в зависимости от длины проходимого расстояния в среде

(10-22)

где

Λ— длина рассматриваемого оптического волокна,

L — расстояние, на котором член

Выражение (10-22), а также сравнение графиков, приведенных на рис. 10.12а и 10.12б, показывают, почему использование шкалы, выраженной в децибелах, является предпочтительнее. Выраженная в децибелах (логарифмическая) зависимость как бы компенсирует экспоненциальную зависимость, что позволяет выполнить расчет потерь в любой рассматриваемой системе путем простого прибавления или вычитания значения, выраженного в децибелах.

Потери в волоконно-оптических системах возникают в результате нескольких причин. Некоторые из них присущи всем без исключения оптическим системам, тогда как другие определяются конструктивными особенностями конкретной системы.