Перевод дБм в дБ (dBm в dB), взаимозависимость между мощностью и затуханием
Вопрос о переводе дБ в дБм и наоборот часто приходится слышать от клиентов, встречать на специализированных форумах. Однако, как бы не хотелось, нельзя перевести мощность в затухание.
Если мощность оптического сигнала измерена в дБм, то для определения затухания A (дБ) необходимо от мощности сигнала на входе в линию отнять мощность сигнала на выходе из нее. Но обо всем этом по порядку.
Оптическая мощность, или мощность оптического излучения – это основополагающий параметр оптического сигнала. Он может быть выражен в привычных нам единицах измерения – Ватт (Вт), милливатт (мВт), микроватт (мкВт). А также логарифмических единицах – дБм.
Затухание оптического сигнала (А) – величина, которая показывает во сколько раз мощность сигнала на выходе линии связи (P вых) меньше мощности сигнала на входе этой линии (Pвх). Затухание выражается в дБ (дециБелл) и может быть определено по следующей формуле:
dB).jpg)
Рисунок 1 – формула расчета оптического затухания в случае если оптическая мощность выражена в Вт
Немного непривычно, не так ли? Логарифмические линейки и таблицы – уходят в прошлое, по крайней мере для молодых монтажников их давно уже заменил калькулятор. И даже с учетом использования калькулятора – такая формула не сильно удобна. Поэтому, для упрощения расчетов было принято решение перевести единицы измерения мощности в логарифмический формат и таким образом избавиться от логарифмов в формуле:
.jpg)
Рисунок 2 – пересчет мощности из мВт в дБм
Для перевода дБм в Вт и наоборот можно пользоваться также таблицей:
| дБм | Милливат |
| 0 | 1,0 |
| 1 | 1,3 |
| 2 | 1,6 |
| 3 | 2,0 |
| 4 | 2,5 |
| 5 | 3,2 |
| 6 | 4 |
| 7 | 5 |
| 8 | 6 |
| 9 | 8 |
| 10 | 10 |
| 11 | 13 |
| 12 | 16 |
| 13 | 20 |
| 14 | 25 |
| 15 | 32 |
В результате пересчета, формула вычисления оптического затухания (рис 1) превращается в:
.jpg)
Рисунок 3 – перевод дБм в дБ (dBm в dB), взаимозависимость между мощностью и затуханием
Учитывая тот факт, что все известные автору измерители оптической мощности в качестве основной единицы измерения используют дБм, то используя формулу на рис 3 инженер может определить уровень затухания даже в уме. Кроме того, многие приборы имеют функцию установки опорного уровня, благодаря чему пользователю выдается значение потерь сразу в Дб.
В этом случае, измерение затухания оптической линии значительно упрощается, что продемонстрировано на следующем видео.
Измерение затухания оптической линии
Зачастую измерянного значения затухания в дБ – достаточно. Однако для того, чтобы представить во сколько раз уменьшился входной сигнал, можно воспользоваться формулой:
m = 10 (n / 10)
где m – отношение в разах, n – отношение в децибелах
можно также пользоваться следующей таблицей:
Таблица 1 – перевод дБ в разы
| дБ | Раз | дБ | Раз | дБ | Раз |
| 0 | 1,000 | 0,9 | 1,109 | 9 | 2,82 |
| 0,1 | 1,012 | 1 | 1,122 | 10 | 3,16 |
| 0,2 | 1,023 | 2 | 1,26 | 11 | 3,55 |
| 0,3 | 1,035 | 3 | 1,41 | 12 | 3,98 |
| 0,4 | 1,047 | 4 | 1,58 | 13 | 4,47 |
| 0,5 | 1,059 | 5 | 1,78 | 14 | 5,01 |
| 0,6 | 1,072 | 6 | 2,00 | 15 | 5,62 |
| 0,7 | 1,084 | 7 | 2,24 | 16 | 6,31 |
| 0,8 | 1,096 | 8 | 2,51 | 17 | 7,08 |
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:
- Механизмы возникновения потерь и отражений сигнала в оптическом волокне
- Преимущества и недостатки оптических волокон
- Производство оптических волокон. Основные этапы технологического процесса.
- Окна прозрачности оптического волокна
- Методика измерения оптического затухания в классических ВОЛС и активных PON
Справка: что такое мВт (mW); дБ (dB); дБм (dBm); дБи (dBi)
мВт (mW) — милливатт (то есть 1/1000 ватта) — единица измерения мощности вообще и мощности радиосигнала в частности. Величина абсолютная.
Может иметь значения от 0 и до очень больших величин.
дБ (dB) — децибелл — логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений. Применительно к нашей тематике, это коэффициент усиления или, наоборот, затухания мощности сигнала. Величина относительная.
Может иметь как положительные, так и отрицательные значения.
где P(изм) — измеряемая мощность, а P(оп) — опорная мощность, то есть та, по сранению с которой мы хотим измерить P(изм).
дБи (dBi) — это децибелл по сравнению с «i», то есть по отношению к изотропоному излучателю — идеальной антенне, диаграмма направленности которой представляет собой сферу, коэффициент усиления которой равен единице и КПД которой равен 100%. Естественно, изотропный излучатель недостижим, это воображаемый объект.
дБи (dBi) характеризует коэффициент усиления антенны и ее направленные свойства по сравнению с изотропным излучателем. Строго говоря, если говорят, что данная антенна имеет коэффициент усиления, например, 8 дБ, то на самом деле имеется ввиду 8 дБи.
Может иметь только положительные значения.
дБм (dBm) — это децибелл по сравнению с «m», в данном случае по отношению к милливату. Иначе говоря, это значение того, на сколько децибелл данная мощность больше (или меньше) чем 1 мВт.
Таблица соответствия дБ и отношения мощностей:
| дБ | P(изм)/P(оп) | дБ | P(изм)/P(оп) |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 0,1 | 1,023 |
| -0,1 | 0,977 | 0,2 | 1,047 |
| -0,2 | 0,955 | 0,3 | 1,072 |
| -0,3 | 0,933 | 0,4 | 1,096 |
| -0,4 | 0,912 | 0,5 | 1,122 |
| -0,5 | 0,891 | 0,6 | 1,148 |
| -0,6 | 0,871 | 0,8 | 1,202 |
| -0,8 | 0,832 | 1 | 1,259 |
| -1 | 0,794 | 1,5 | 1,413 |
| -1,5 | 0,708 | 2 | 1,585 |
| -2 | 0,631 | 2,5 | 1,778 |
| -2,5 | 0,562 | 3 | 1,995 |
| -3 | 0,501 | 3,5 | 2,239 |
| -3,5 | 0,447 | 4 | 2,512 |
| -4 | 0,398 | 4,5 | 2,818 |
| -4,5 | 0,355 | 5 | 3,16 |
| -5 | 0,316 | 6 | 3,98 |
| -6 | 0,251 | 7 | 5,01 |
| -7 | 0,200 | 8 | 6,31 |
| -8 | 0,158 | 9 | 7,94 |
| -9 | 0,126 | 10 | 10 |
| -10 | 0,1 | 11 | 12,59 |
| -11 | 0,079 | 12 | 15,85 |
| -12 | 0,063 | 13 | 19,95 |
| -13 | 0,05 | 14 | 25,12 |
| -14 | 0,040 | 15 | 31,62 |
| -15 | 0,032 | 16 | 39,81 |
| -16 | 0,025 | 18 | 63,1 |
| -18 | 0,016 | 20 | 100 |
| -20 | 0,01 | 25 | 316 |
| -25 | 0,00316 | 27 | 501 |
| -30 | 0,001 | 30 | 1000 |
| -35 | 0,000316 | 35 | 3162 |
| -40 | 0,0001 | 40 | 10000 |
| -45 | 0,0000316 | 45 | 31623 |
| -50 | 0,00001 | 50 | 100000 |
| -60 | 0,000001 | 60 | 1000000 |
| -70 | 0,0000001 | 70 | 10000000 |
| -80 | 0,00000001 | 80 | 100000000 |
| -90 | 0,000000001 | 90 | 1000000000 |
| -100 | 0,0000000001 | 100 | 10000000000 |
Все это необходимо учитывать при выборе репитера сотовой связи. По всем вопросам по училению сотовой связи вы можете звонить нам по телефону, мы ответим на все Ваши вопросы.
Монтаж и пусконаладка
- Гарантии
- Монтаж и пуско-наладка
- Обслуживание
- Общая информация
- Предварительный замер
- Рекомендации по монтажу
- Специальные предложения
- Тестовая установка
Отличие дБ от дБм
На многих форумах люди задают вопрос: как перевести из дБ в дБм?
Как было показано выше, преимущество логарифмической шкалы очевидно в случае, когда мы исследуем во сколько раз значение одной величины больше или меньше другой.
Например, потери на элементе ВОЛС (в сплиттере, в ОВ или механическом соединителе) определяются соотношением:
где P1 и P2 – мощности сигнала соответственно на входе и выходе элемента, выраженные в Вт, мВт (mВт, милливатт) или мкВт (μВт, микроватт).
Помимо дБ, существует еще одна похожая логарифмическая единица измерения – дБм. В отличие от дБ, которые характеризуют потери (во сколько раз уменьшается мощность оптического сигнала) или усиление (во сколько раз увеличивается мощность оптического сигнала), дБм показывают уровень мощности сигнала, относительно опорной мощности равной 1 мВт.
Перевод мощности сигнала из мВт в логарифмическую шкалу – дБм, производится измерителем оптического излучения по формуле
(2.1)
где P0=1 мВт – абсолютный нулевой уровень, рекомендованный МСЭ-Т (международным союзом электросвязи, сектором стандартизации). Буква «м», добавленная после дБ, означает, что в качестве опорного уровня мощности взят 1 мВт. Если качестве опорного уровня мощности взять 1 мкВт, то обозначение будет иметь вид дБмк. В англоязычной литературе часто dBm обозначают dBmW, (переводя на рус. – дБмВт), акцентируя внимание на то, что дБ взят по мощности, а не по напряжению или току. Для сокращения записи обычно Вт опускают, и остается просто дБм.
Может возникнуть вопрос, зачем мощность сигнала переводить в дБм? Ответ очевиден – чтобы можно было при расчетах оперировать с дБ и в результате возникающих в линии связи (проводной или беспроводной) потерь и усилений сигнала вычислить его уровень на входе приемника.
Хорошо, почему тогда в качестве опорного уровня принят 1 мВт, не проще было бы взять P0=1 Вт и уровень сигнала отображать также в дБ? Согласно ОСТ 45.159-2000, децибел – это логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений. Поэтому уровень сигнала также можно выражать в дБ, только в этом случае, по-видимому, чтобы не путать уровень сигнала с потерями используют обозначение дБВт (англ. dBW)
(2.2)
Обратное преобразование из дБВт в Вт осуществляется по следующей формуле:
Почему в качестве опорного уровня принят 1 мВт? Честно говоря, ответ на этот вопрос нигде не встречается. На наш взгляд это значение используется в силу следующих обстоятельств.
Единица измерения дБм используется в радиотехнике, СВЧ-технике и волоконно-оптических системах передачи в качестве удобной меры уровня мощности сигнала. При выражении величины мощности в дБм в качестве нулевого отсчета берется опорная мощность P0=1 мВт, т.е. сигнал с мощностью P=1 мВт соответствует 0 дБм. В радиосвязи и ВОЛС используются сигналы, мощность которых лежит приблизительно как раз в районе 1 мВт. Например, при организации с помощью ноутбуков беспроводной локальной сети типичная мощность излучаемого радиосигнала составляет 32 мВт. В оптическом канале максимальная мощность ограничена, с одной стороны, возможностью возникновения нелинейных эффектов, с другой – соображениями лазерной безопасностью. Лазером в 500мВт можно ослепить летчика самолета. Максимальная мощность группового оптического сигнала в интерфейсе MRI-SM не должна превышать 50 мВт (уровень мощности P0max = 17 дБм). Выходная мощность генераторов сигнала простирается обычно от -140 дБм до +20 дБм или от 0,01 фВт (фемто Ватт) до 0,1 Вт. Базовые станции сотовой связи осуществляют передачу сигналов примерно на уровне +43 dBm или 20 Вт. Уровень сигнала мобильных телефонов лежит в пределах от +10 дБм до +33 дБм или от 10 мВт до 2 Вт. Вещательные передатчики работают в пределах от +70 дБм до +90 дБм или от 10 кВт до 1 МВт.
В связи с этим, если бы мы для отображения уровня сигнала использовали дБВт, то нам пришлось бы работать с отрицательными величинами: 1 мВт соответствует минус 30 дБВт, 50 мВт соответствует минус 13 дБВт. Очевидно, это вызывает некоторую путаницу – большая мощность соответствует меньшему уровню сигнала. Таким образом, выражение уровня мощности в дБм в системах телекоммуникаций в большинстве случаев является более удобным, нежели дБВт.
Возможно также, что выбор опорной мощности в 1 мВт появился в результате следующих обстоятельств. Исторически сложилось в качестве действующего значения опорного напряжения в канале передачи брать 0.775 В (из ранних телефонных стандартов), а в качестве нагрузки 600 Ом (сопротивление катушек приемного электромагнита у аппарата Морзе). В этом случае рассеиваемая мощность на нагрузке будет составлять 1 мВт.
Познавательные факты
- Довольно часто, наравне с децибелами применяются неперы. Непер – логарифмическая величина (натуральный логарифм безразмерного отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную). Своё название данная единица получила в честь математика, «изобретателя логарифмов» Джона Непера.
- Децибел не является официальной единицей в системе единиц СИ, хотя по решению Генеральной конференции по мерам и весам допускается его применение без ограничений совместно с СИ, а Международная палата мер и весов рекомендовала включить его в эту систему.
- При некотором навыке операции с децибелами вполне реально выполнять в уме. Для этого полезно помнить следующие взаимосвязи:
1 дБ – в 1.25 раза,
3 дБ – в 2 раза,
10 дБ – в 10 раз.
Отсюда, раскладывая «более сложные значения» на «составные», получаем:
6 дБ = 3 дБ + 3 дБ – в 2·2 = в 4 раза,
12 дБ = 4 · (3 дБ) – в 24 = в 16 раз
13 дБ = 10 дБ + 3 дБ – в 10·2 = в 20 раз,
20 дБ = 10 дБ + 10 дБ – в 10·10 = в 100 раз,
Таблица перевода дБм в мВт
Стандартная единица измерения мощности — Ватт (Вт), а также его кратные и дольные единицы, в том числе милливатты (мВт). Однако для расчета мощности сотового сигнала обычно используется абсолютная логарифмическая единица — децибел-милливатт (дБм).
Чтобы быстро пересчитать дБм в мВт (или мВт в дБм), вы можете воспользоваться нижеприведенным калькулятором. Для наиболее ходовых значений мы составили отдельную таблицу. Если же вы хотите узнать, что такое децибел-милливатты, во второй части статьи приведена теоретическая справка!
Таблица для перевода дБм в мВт / мВт в дБм
дБм
Вт
дБм
Вт
дБм
Вт
Что такое децибелы и для чего они используются?
Децибел (дБ, dB) — это логарифмическая единица, которая широко применяется в физике для выражения отношений величин. Децибелы показывают, во сколько раз одно значение больше (или меньше) другого. Вместо того, чтобы считать в «разах», считают в децибелах — это удобнее.
В основе децибела лежит десятичный логарифм. Рост значения на 3 дБ означает увеличение в 2 раза, что делает запись в децибелах простой и наглядной для сравнения. Децибелы можно складывать и вычитать, а их численное выражение всегда компактнее, чем полная запись «в разах». Например, коэффициент усиления 65 дБ = 3 160 000 раз, а усиление 80 дБ = 100 000 000 раз.
Перевод «раз» в децибелы для энергетических величин (в том числе мощности) осуществляется по формуле:
где P1 и P2 — сравниваемые значения.
Чтобы перевести децибелы в разы, достаточно воспользоваться формулой:
где n — значение в децибелах, m — отношение в «разах».
Из этого следует, что сам по себе децибел — единица относительная (безразмерная), с ее помощью можно сравнить совершенно любые величины. При этом значение в децибелах может быть как положительным (увеличение в разы), так и отрицательным (уменьшение в разы).
Эта особенность децибелов используется, чтобы в компактной форме выражать большие или малые значения мощности и других величин. Для этого их сравнивают с определенным эталонным значением («нулевым уровнем»).
Что такое децибел-милливатт (дБм)? Зачем нужны дБм?
Приняв за «нулевой уровень» эталонное значение и сравнивая с ним конкретное значение, можно существенно упростить запись и оперировать небольшими, удобными для восприятия числами.
Чаще всего подобная запись используется для единиц мощности — милливаттов. Взяв за опорный уровень значение 1 мВт, получаем новую единицу — децибел-милливатт (дБм).
дБм (dBm) указывает, во сколько раз данное значение мощности больше (или меньше) мощности 1 мВт. Значение в децибел-милливаттах может быть как положительным (при мощности >1 мВт), так и отрицательным (при мощности
10 (дБм / 10) = мВт
На первый взгляд использование децибел-милливаттов может показаться излишне сложным, однако на практике применение этой единицы упрощает работу с большими и малыми значениями. Децибел-милливаты и децибелы можно складывать и вычитать, выполняя простые арифметические операции, а запись и численные выражения занимают намного меньше места и времени.
Приведем простой пример. Допустим, исходный сигнал мощностью 17 дБм при распространении в свободном пространстве «затух» на 80 дБ. Тогда:
20 дБм − 80 дБ = -60 дБм
Для классической записи в «разах» подобная запись выглядела бы следующим образом:
100 мВт / 100 000 000 раз = 0,000001 мВт
Очевидно, запись в относительных единицах гораздо удобнее и практичнее, чем полная запись в «разах».
Другие логарифмические единицы: дБи, дБн
Помимо дБм, применяются и другие аналогичные единицы:
- дБи(dBi) — изотропный децибел. Единица выражает коэффициент усиления измеряемой антенны по сравнению с идеальной изотропной антенной, излучающей энергию равномерно во всех направлениях. Коэффициент усиления изотропной антенны принят за 0 дБи.
- дБик (dBic) — децибел по отношению к изотропной антенне с круговой поляризацией. Используется для измерения коэффициента усиления антенн с круговой поляризацией (например, GPS/ГЛОНАСС).
- дБн (dBc) — децибел относительно несущей. При помощи этой единицы измеряется мощность шумов, интермодуляционных искажений и прочих помех (по сравнению с мощностью несущего сигнала).
Как измерить мощность сигнала в дБм?
Для точного определения мощности ВЧ-сигнала используются специальные приборы — измерители мощности. К сожалению, высокая цена ограничивает сферу применения этих устройств крупными предприятиями и научными организациями. Для решения бытовых задач существуют гораздо более доступные решения. Например, узнать уровень сотового сигнала оператора в дБм можно при помощи недорогого набора для настройки 4G-антенны!