Tłumienność

Tłumienność – jeden z podstawowych parametrów opisujących zdolność łącza (np. kabel, światłowód, łącze bezprzewodowe) do realizacji transmisji.

Łącza tłumią sygnał z kilku powodów:

• szumów termicznych,
• rozpraszania sygnału na zaburzeniach struktury materiału,
• przeników i przesłuchów (przy łączach miedzianych),
• pojemności i indukcyjności pasożytniczych (przy łączach miedzianych).

Wielkość tłumienia określa spadek mocy sygnału przepływającego przez łącze transmisyjne. Wartość wyznaczana jest jako logarytm stosunku mocy sygnału na wejściu do mocy sygnału na wyjściu.

${\displaystyle 10\cdot \log {\frac {P}{P_{0}}}}$ – dla mocy,

${\displaystyle 20\cdot \log {\frac {A}{A_{0}}}}$ – dla napięcia i prądu,

gdzie:

${\displaystyle P}$ – moc wejściowa,

${\displaystyle P_{0}}$ – moc wyjściowa,

${\displaystyle A}$ – napięcie albo prąd wejściowy,

${\displaystyle A_{0}}$ – napięcie albo prąd wyjściowy.

Wartość 10 przed logarytmem (dla mocy) wynika stąd, że rezultat podaje się dB (czyt. decybelach). Z kolei 20 (dla prądu i napięcia) wynika z tego, że moc wyraża się wzorem:

${\displaystyle P=U\cdot I}$

W skali logarytmicznej musi być określony pewien poziom odniesienia. Poziom odniesienia dla mocy określany jest w oparciu o pewną stałą rezystancję R. Korzystając z prawa Ohma moc można obliczyć ze wzoru:

${\displaystyle P={\frac {U^{2}}{R}}=I^{2}\cdot R}$

Po zlogarytmowaniu we wzorze na tłumienność amplitudową pojawi się czynnik 2.

Tłumienność w łączach światłowodowych

Kable światłowodowe na przełomie XX i XXI wieku były ulepszane w celu zmniejszenia ich tłumienności, zniwelowaniu niekorzystnych zjawisk takich jak dyspersja czy też wyeliminowanie problemów z połączeniem dwóch kabli światłowodowych.

Dla kabli światłowodowych ze szkła kwarcowego wyróżnia się 4 optymalne długości fali elektromagnetycznej, dla których tłumienność włókna światłowodowego jest mała. Te 4 okna transmisyjne były wykorzystywane i wdrażane jedno po drugim, co było związane z trudnościami technologicznymi.

I okno transmisyjne

Było powszechnie wykorzystywane od początku istnienia techniki światłowodowej. Tłumienność na długości fali 0,85 μm jest dość wysoka i wynosi 1–2 dB/km. Zaletą tego okna transmisyjnego są stosunkowo tanie emitery i odbiorniki. Bez regeneracji sygnał może być transmitowany na odległość kilkunastu kilometrów.

II okno transmisyjne

Zostało wprowadzone około 1995 roku. Tłumienność na długości fali 1,3 μm to około 0,4 dB/km. Efektywny zasięg transmisji bez regeneracji to około 50 km.

III okno transmisyjne

Zostało wprowadzone do użytku na przełomie XX i XXI wieku. Dla długości fali 1,55 μm tłumienność ma wartość od ok. 0,2 dB/km, zasięg do 200 km, a przy bardzo dobrym doborze włókien zasięg bez regeneracji sygnału może przekroczyć 800 km.

IV okno transmisyjne

Dla długości fali elektromagnetycznej 1,625 μm, tłumienność ma wartość od ok. 0,25 dB/km.

W światłowodach wykonanych z tworzyw sztucznych okna transmisyjne nie występują. Wielką zaletą są natomiast łatwość połączeń oraz bardzo tanie emitery i odbiorniki światła. Znaczna tłumienność o wartości do 20 dB/km bardzo utrudnia transmisję nawet na odległość jednego kilometra.

Tłumienność w łączach DSL

W systemach DSL rozróżnia się dwa rodzaje tłumienności: tłumienność linii (LATN) i tłumienność sygnału (SATN). Tłumienność linii zdefiniowana jest w standardach DSL jako tłumienność uśredniona w paśmie użytecznym sygnału. Tłumienność sygnału zaś jako różnica mocy emitowanej przez nadajnik i odbieranej przez odbiornik. Tłumienności tych nie należy mylić z podawanymi często w charakterystykach kabli szerokopasmowych (a niezdefiniowanych w standardach DSL) tłumiennościami dla konkretnej częstotliwości (300 kHz dla ADSL i ADSL2+ oraz 1 MHz dla VDSL2), które łatwo mogą posłużyć do wyznaczenia długości linii. Tłumienność SATN i LATN nie jest w prosty sposób przekładalna na tłumienność na danej częstotliwości. Ze względu na różne pasma użyteczne w różnych technikach DSL porównywanie tłumienności LATN i SATN dla różnych technik transmisyjnych jest utrudnione – w tych przypadkach łatwiej jest posługiwać się tłumiennością dla konkretnej częstotliwości.

Zobacz też

• tłumienie