- Что такое децибел?
- История возникновения
- Общие сведения
- Децибел – НЕ единица измерения громкости
- Децибел – НЕЛИНЕЙНОЕ измерение
- Примеры уровня дБ из повседневной жизни
- Применение децибел
- Децибелы в акустике
- Как децибелы влияют на воспринимаемую громкость
- Как частотный баланс влияет на громкость
- Как расстояние влияет на громкость
- Как децибелы используются в записывающем оборудовании
- Таблица уровней шумов
- Допустимые показатели уровня шума в жилых помещениях
- Уровень шума, допустимый в рабочих условиях
- В офисах
- В животноводстве и канцелярской деятельности
- В производстве и транспорте
- Предельный уровень шума
- Критический уровень шума
- Воздействие на организм неслышимых звуков
- Влияние шума, исходящего от оргтехники, и способы защиты
- Почему используют децибелы, а не прямые величины
- Перевод децибелов в разы
- dBm, dBW, dBuV — что это?
- Мощность передатчика
- Чувствительность приемника
- Диапазон частот
- Ширина канала
- Уровень сигнала
- Коэффициент усиления антенны
- Определение дБм
- Как преобразовать мВт в дБм
- Как преобразовать дБм в мВт
- Как преобразовать ватт в дБм
- Как преобразовать дБм в ватт
- Как преобразовать дБВт в дБм
- Как преобразовать дБм в дБВт
- Как преобразовать дБ в дБм
- Таблица преобразования дБм в ватт, мВт, дБВт
Что такое децибел?
Относительные логарифмические единицы Белы (децибелы) широко используются для количественной оценки параметров различных аудио-, видео- и измерительных устройств. Физическая природа сравниваемых мощностей может быть любой: электрической, электромагнитной, акустической, механической; важно только, чтобы обе величины были выражены в одних и тех же единицах: ваттах, милливаттах и т д. Бел выражает отношение двух значений количества энергии десятичным логарифмом этого отношения, и под количествами энергии понимается: мощность, энергия.
Кстати, свое название этот аппарат получил в честь Александра Белла (1847 — 1922), американского ученого шотландского происхождения, основоположника телефонии, основателя всемирно известных компаний AT&T и Bell Laboratories. Также интересно вспомнить, что во многих современных мобильных телефонах (смартфонах) есть выбираемый звук звонка (оповещения), так называемый «звонок». Однако бел относится к единицам, не входящим в Международную систему единиц (СИ), но по решению Международного комитета мер и весов допускается его использование без ограничений совместно с единицами СИ. В основном применяется в телекоммуникациях, акустике, радиотехнике.
История возникновения
В результате обширных исследований восприимчивость не имеет прямой зависимости от абсолютного уровня распространения звука. Это мера мощности, прикладываемая к определенной единице площади, находящейся в зоне влияния звуковых волн, которая в настоящее время измеряется в децибелах. В результате было установлено любопытное соотношение: чем больше места принадлежит полезной площади человеческого уха, тем лучше восприятие минимальной мощности, в которой оно находится.
Так, исследователь Александр Грэм Белл смог установить, что предел восприятия человеческого уха составляет от 10 до 12 ватт на квадратный метр. Полученные данные охватывали слишком широкий диапазон, который был представлен лишь несколькими значениями. Это создавало определенные неудобства, и исследователю приходилось создавать собственную шкалу измерений.
В первоначальном варианте безымянная шкала имела 14 значений, от 0 до 13, где человеческий шепот имел значение «3», а разговорная речь — «6». Позднее эта шкала получила широкое распространение, а ее единицы стали называться белами. Для получения более точных данных в логарифмическом масштабе исходная единица была увеличена в 10 раз; таким образом образовались децибелы.
Общие сведения
Прежде всего, следует отметить, что децибел — это одна десятая бела, представляющая собой десятичную форму логарифма, определяющего соотношение между двумя степенями. Характер сравниваемых полномочий выбирается произвольно. Главное, чтобы соблюдалось правило представления сравниваемых мощностей в одинаковых единицах, например, в Ваттах. Благодаря этой особенности обозначения децибел используются в разных областях:
- механик;
- электрический;
- акустический;
- электромагнитный.
Поскольку практическое применение показало, что бел оказался достаточно крупной единицей, для наглядности было предложено умножать его значение на десять. Так появилась общепринятая единица — децибел, в которой сегодня измеряется звук.
Несмотря на широкую область применения, большинству людей известно, что децибелы используются для определения степени громкости. Эта величина характеризует интенсивность звуковой волны на квадратный метр. Следовательно, увеличение громкости на 10 децибел сравнимо с удвоением громкости звука.
В законодательстве децибел признан расчетным значением уровня шума в помещении. Это была определяющая характеристика для расчета допустимого уровня шума в жилых домах. Это значение дает возможность измерить допустимый уровень шума в децибелах в квартире и при необходимости выявить нарушения.
Децибел – НЕ единица измерения громкости
В обычной жизни громкость обычно измеряется в децибелах. Но это неправильно. Децибел — это одна десятая бела, которая, в свою очередь, представляет собой десятичный логарифм отношения двух степеней.
Если посмотреть на это понятие с точки зрения звука и его громкости, то можно для себя понять, что децибел измеряет уровень звукового шума (интенсивность) или уровень звукового давления.
На русском языке эта величина обозначается так: дБ.
Децибел – НЕЛИНЕЙНОЕ измерение
Чтобы лучше понять суть децибела, необходимо понимать, что это не постоянная физическая величина, а относительное математическое понятие. Так же, как, например, процент.
Децибелы используются потому, что человек лучше воспринимает логарифмическое изменение уровня громкости.
Это связано с чувствительностью человеческого уха. Тишина (0 дБ) не означает отсутствия звука. Это означает, что человек его не слышит, то есть звуковая волна настолько слаба, что не имеет достаточной мощности, чтобы вызвать вибрацию барабанной перепонки. Но чем мощнее становится волна, тем сильнее вибрирует мембрана и тем больше ощущается уровень громкости.
Примеры уровня дБ из повседневной жизни
Вот таблица с примерами уровня дБ и звука, который слышит человек.
Уровень децибел | Мечтать |
0 | Я ничего не слышу, «идеальная» тишина |
15 | Легкий шелест листьев |
20 | Тихо шептать |
Четыре пять | Тихий разговор |
60 | Типичный разговор двух людей в комнате |
сто | Рок концерт |
135 | Прокалывай, когда прокалываешь себя |
160 | Звук выстрела близко к уху |
ВАЖНЫЙ!
Не перегружайте уши чрезмерным звуковым давлением. Это приводит к потере слуха. Что это значит? Не слушайте музыку в наушниках длительное время. Порог звукового давления для наушников по европейским стандартам составляет 100 дБ.
Применение децибел
Примером может служить последовательное соединение операционных усилителей, каждый из которых усиливает или ослабляет сигнал. Ваш прирост отображается зеленым цветом на линейной шкале и красным цветом в децибелах. Чтобы определить результирующий коэффициент усиления всей системы, необходимо перемножить коэффициенты усиления всех элементов. Без калькулятора это довольно сложно для простого человека :).
Другое дело, когда оперируем децибелами. Здесь мы просто добавляем отдельные значения, и у нас уже есть окончательный результат! Возможно, в век калькуляторов и компьютеров этот пример уже не так убедителен, как раньше, но, несмотря на это, складывать все же гораздо проще, чем умножать.
Децибелы часто используются в диаграммах. Это относится, в частности, к случаям, когда характеристики изменяются в очень широком диапазоне. Это лучше всего понять, изучив следующие два графика.
Первый показывает характеристику полосового фильтра в линейной шкале. Горизонтальная ось показывает частоту фильтра в диапазоне от 0 до 10 000 Гц, а вертикальная ось показывает затухание. Не так много, чтобы увидеть на этом графике!
Первый склон настолько крутой, что почти вертикальный. Также трудно определить центральную (пиковую) частоту. Точно так же трудно сказать и о втором отклонении. Он настолько разбросан, что большая часть графика представляет собой горизонтальную линию, которая ни о чем нам не говорит!
А вот так выглядит та же функция, но в децибелах:
Поначалу график может напугать вас своей странной сеткой. Давайте посмотрим на левую часть горизонтальной оси, а точнее на сегмент от 1 до 10. Вспомогательные линии сетки представляют следующие значения: 2, 3, 4 и т д. В диапазоне от 10 до 100 вспомогательные линии сетки представляют значения 20, 30, 40 и т д. Такая же ситуация наблюдается и по вертикальной оси.
Вернемся к характеристикам. На этот раз все пространство диаграммы заполнено равномерно. Склоны кажутся прямыми, и нет проблем с поиском центральной частоты. Также легко определить характерные точки и крутизну склонов.
Децибелы в акустике
Вы можете удивиться, но децибелы идеально подходят для акустики. По сути, Александр Белл ввел понятие Бела в исследование порога слышимости. Он определил, что мы воспринимаем «громкость» не по фактической мощности сигнала, а по десятичному логарифму этой мощности. Как так? Давайте посмотрим пример.
Есть усилитель, выдающий сигнал мощностью 1 Вт. Чтобы увеличить его в 1,1 раза, нужно добавить всего 0,1 Вт. А если у нас на выходе 100 ватт, то для увеличения мощности в 1,1 раза надо увеличить мощность на 10 ватт. Прирост громкости в обоих случаях будет одинаковым «на ухо», а прирост мощности явно нелинейный.
Мы воспринимаем не реальный уровень сигнала, а логарифмическую зависимость.
На основе этого явления Белл вывел такое же логарифмическое соотношение. Эта относительная единица измерения носит его имя. Что еще это нам дает? И вот факты:
- 1 дБ — это минимальный уровень звукового сигнала. Звуки меньшей мощности (примерно дБ и менее) не воспринимаются большинством людей и определяются как «абсолютная тишина».
- Если говорят, что мощность сигнала/звука увеличилась на 3 дБ, то она удвоилась. Не путать со звучностью.
- При увеличении мощности звука на 10 дБ громкость увеличивается в 2 раза.
- Удвоение напряжения составляет 6 дБ.
Принять децибелы непросто. Но вы, наверное, уже поняли, что интенсивность звука/шума измеряется не в децибелах. На этом рисунке показано, насколько сильно изменился сигнал относительно «нулевой» точки восприятия. Примерно так это можно сформулировать.
Как децибелы влияют на воспринимаемую громкость
Человек безболезненно воспринимает звук в диапазоне от 10 до 100 дБ. Дальнейшее усиление звука становится невыносимым, а в районе 130 дБ начинается болевой порог, превышение которого грозит сотрясением мозга и потерей слуха.
Все это связано с уже упомянутой характеристикой человеческого уха. Барабанная перепонка устает от слишком частых вибраций, вызванных сильным давлением звуковой волны. Оптимальный уровень шума находится в пределах 40 – 60 дБ. Это норма для офиса.
Если вы хотите разобраться во всем подробнее, вам понадобятся учебники физики и 2-3 недели свободного времени. Но если вы все-таки больше музыкант, чем физик, то вам достаточно следующего примера, чтобы понять влияние децибела на воспринимаемую громкость:
Увеличение на 10 дБ увеличит громкость в 2 раза, на 20 дБ — в 4 раза, на 40 дБ — в 16 раз и так далее
Как частотный баланс влияет на громкость
Воспринимаемая громкость зависит не только от звукового давления, но и от частоты звука. Так, например, средние частоты субъективно воспринимаются как более громкие, чем низкие и высокие частоты. Даже при тех же дБ. Лучше всего наше ухо воспринимает частотный диапазон в районе от 1 до 4 кГц.
Вы можете проверить это сами. Включите любую песню, откройте эквалайзер в медиаплеере и увеличьте децибелы до 2000 Гц, песня стала еще громче. Теперь верните все как было и увеличьте количество дБ до частоты 70 — 100 Гц Песня особо громче не стала, но звук стал мутнее и нечетче.
Как расстояние влияет на громкость
Из объяснений выше вы, наверное, уже поняли, что чем дальше от источника, тем ниже звук. Эта особенность восприятия также связана с тем, что звук является волной и с увеличением расстояния давление звуковой волны уменьшается.
Проведем еще один эксперимент. Воспроизведите музыку через самые распространенные динамики на вашем компьютере (или даже на вашем телефоне) и вернитесь на 1 метр назад. Предположим, что уровень звукового давления, создаваемого в этой точке пространства, составляет 40 дБ. Теперь удвойте расстояние от динамика. Интенсивность звука, который вы слышите, уменьшится на 6 дБ. Если увеличить расстояние в 10 раз, интенсивность уже уменьшится на 20 дБ.
Также, если вы заметили, высокие частоты стали тише. Баланс сместился вниз.
Кстати, эта особенность объясняет, почему мы слышим басы только тогда, когда кто-то из соседей слушает музыку на полной громкости.
Как децибелы используются в записывающем оборудовании
Итак, вы узнали для себя, что такое децибел, и теперь готовы работать над своей музыкой в DAW. Откройте программу и убедитесь, что шкала дБ находится в диапазоне от -18 до 6 дБ. Желая сделать свой трек громче, вы устанавливаете значение на 6 дБ и вдруг получаете отсечение и искажение сигнала. Что творится?
Дело в том, что 0 дБ в цифровой компьютерной программе — это не 0 дБ в реальном мире, то есть не «любой слышимый звук». Это максимальный уровень сигнала, который DAW может обрабатывать без внесения искажений.
Тут все завязано на кодировке сигнала на входе и выходе.
НАКОНЕЧНИК!
При записи музыки дома (вокал, гитара) через аудиоинтерфейс на мастер-шину в DAW установите уровень -6 дБ. Это предотвратит обрезку вашей записи на максимальных значениях.
Не бойтесь, что ваш трек будет звучать тихо. Громкость будет добавляться на этапах сведения и мастеринга, когда уже достигнут оптимальный баланс всех частот в композиции.
Вы просто гитарист, которому нужно сделать небольшое демо? Установите его на -6 дБ на входе и -6 дБ на выходе и забудьте об этом.
Таблица уровней шумов
Ну и чтобы было понятнее, вот таблица сравнений знакомых, привычных звуков и их среднего уровня.
0 дБ | Полная тишина | 90 дБ | Звук работающего фена, мотоцикла, поезда |
1 дБ | Самый низкий порог слышимости | 100-105 дБ | Ремонт и рок-концерт |
10-24дБ | Шепот листьев | 110 дБ | Музыка на дискотеке |
20 дБ | Шепот | 120 дБ | Рог |
40 дБ | Так звучит дождь | 130-135дБ | Звук работающей дрели |
45 дБ | Тихий разговор | 140 дБ | Шум турбины самолета |
60 дБ | Говоря вслух | 160 дБ | Звук выстрела близко к уху |
80-90 дБ | Оживленное шоссе | 200 дБ | Смертельный уровень шума |
Каждый шум или звук имеет определенный уровень мощности, но его проще описать в децибелах
Данные, которые позволят вам оценить важность акустики и децибел:
- Комфортным уровнем шума считается 50-55 дБ. Как видите, это значение можно сравнить с разговором обычной «громкости». Именно этот уровень по СНиП определяется как допустимый в течение суток.
- Уровень 70-90 дБ считается «терпимым», но длительное воздействие может вызвать заболевания нервной системы.
- Длительное воздействие шума в 100 дБ вызывает потерю слуха и глухоту.
- Звуки мощностью 130 дБ вызывают боль.
- Звуковая мощность в 200 дБ может быть смертельной.
Вообще постоянное нахождение в шумном помещении сильно снижает способность к восприятию звуков. Кроме того, это приводит к нарушениям психики, сна, что негативно сказывается на общем самочувствии. Поэтому шумное производство является зоной риска. Чтобы чувствовать себя хорошо, просто необходимо время от времени быть если не в полной тишине, то с низким уровнем шума.
Допустимые показатели уровня шума в жилых помещениях
Используя децибелы, можно было определить более точную шкалу шума для окружающих звуков. Он отражает особенности, превосходящие по точности исходную шкалу, созданную в то время Александром Беллом. С помощью этой шкалы законодательные органы определили уровень шума, норма которого действует в пределах жилых помещений, предназначенных для отдыха граждан.
Таким образом, значение «0» дБ означает полную тишину, от которой слышен звон в ушах. Следующее значение в 5 дБ также определяет полную тишину при наличии небольшого звукового фона, заглушающего внутренние процессы организма. При 10 дБ становятся различимы нечеткие звуки: всевозможные шорохи или шуршание листьев.
Значение 15 дБ находится в диапазоне самых тихих звуков, таких как тиканье часов, которые хорошо слышны. При мощности звука 20 дБ можно различить осторожный шепот людей на расстоянии 1 метра. Отметка 25 дБ позволяет более четко слышать разговор шепотом и шепот трения мягких тканей.
30 дБ определяет, сколько децибел разрешено в квартире ночью и сравнивается с тихим разговором или тиканьем настенных часов. При 35 дБ отчетливо слышна приглушенная речь.
Уровень 40 децибел определяет интенсивность звука обычного разговора. Это достаточная громкость, позволяющая свободно общаться в пределах комнаты, смотреть телевизор или слушать музыкальные треки. Эта отметка определяет, сколько децибел разрешено в квартире в течение суток.
Уровень шума, допустимый в рабочих условиях
По сравнению с допустимым уровнем шума в децибелах в квартире, на производстве и в служебной деятельности в рабочее время допустимы иные нормы уровня звука. Существуют ограничения разного порядка, четко регламентированные для каждого вида занятий. Главное правило в этих условиях – избегать уровней шума, которые могут негативно сказаться на здоровье человека.
В офисах
Уровень шума в 45 дБ хорошо слышен и сравним с шумом дрели или электродвигателя. Шум в 50 дБ также характеризуется пределами отличной слышимости и имеет такую же интенсивность, как и звук пишущей машинки.
Уровень шума в 55 децибел остается в пределах отличной слышимости, это можно представить на примере одновременного слышимого разговора нескольких человек одновременно. Этот показатель принимается за допустимую верхнюю планку для офисных помещений.
В животноводстве и канцелярской деятельности
Уровень шума в 60 дБ считается высоким, такой уровень шума можно встретить в офисах, где одновременно работает много пишущих машинок. Показатель в 65 дБ также считается высоким и может быть скорректирован в процессе работы печатного оборудования.
Уровень шума, который достигает 70 дБ, остается высоким и встречается на животноводческих фермах. Значение шума 75 дБ является предельным значением повышения уровня шума, его можно наблюдать на птицефабриках.
В производстве и транспорте
При отметке 80 дБ устанавливается высокий уровень звука, длительное воздействие которого приведет к частичной потере слуха. Поэтому при работе в таких условиях рекомендуется носить средства защиты органов слуха. Уровень шума 85 дБ также находится в пределах высокого уровня шума, такие показатели можно сравнить с работой оборудования на текстильной фабрике.
Коэффициент шума 90 дБ остается в пределах громкого звука, такой уровень шума может быть зафиксирован при движении поезда. Уровень шума 95 дБ достигает крайних пределов громкого звука, такой шум можно зафиксировать в прокатном стане.
Предельный уровень шума
Уровень шума около 100 дБ достигает предела чрезмерно громкого звука, его можно сравнить с громом. Работа в таких условиях считается вредной для здоровья и выполняется в течение определенного стажа, по истечении которого лицо признается негодным к опасным работам.
Величина шума 105 дБ также находится в пределах чрезмерно громкого звука, шум такой силы создает электрорезак при резке металла. Уровень шума 110 дБ остается в пределах чрезмерно громкого звука, такой показатель фиксируется при взлете вертолета. Уровень шума 115 дБ считается предельным для пределов чрезмерно громкого звука, такой шум издает пескоструйная обработка.
Уровень шума в 120 дБ считается невыносимым, его можно сравнить с работой отбойного молотка. Уровень шума 125 дБ также характеризуется невыносимым уровнем шума, эту отметку самолет достигает при вылете. Предельным уровнем шума в дБ считается около 130, после чего устанавливается болевой порог, который не каждый может вынести.
Критический уровень шума
Недопустимым считается шум силой около 135 дБ, человек, находящийся в зоне действия звука такой интенсивности, получает большое воздействие. Уровень шума в 140 дБ также вызывает переполох, звук взлетающего реактивного самолета. При уровне шума 145 дБ происходит взрыв осколочной гранаты.
Разрыв кумулятивного снаряда в броне танка достигает 150-155 дБ, звук такой силы вызывает контузию и ранения. После отметки в 160 дБ активируется звуковой барьер, звук, превышающий этот предел, вызывает разрыв барабанных перепонок, распад легких и множественные травмы от ударной волны, приводящие к мгновенной смерти.
Воздействие на организм неслышимых звуков
Звук, частота которого меньше 16 Гц, называется инфракрасным, а если его частота превышает 20 тыс. Гц, то такой звук называется ультразвуком. Барабанные перепонки человеческого уха не способны воспринимать звуки этой частоты, поэтому они находятся за пределами досягаемости человеческого уха. Децибелы, в которых сегодня измеряется звук, также определяют значение неслышимых звуков.
Низкочастотные звуки в диапазоне от 5 до 10 Гц плохо переносятся человеческим организмом. Такое воздействие может активировать сбои в работе внутренних органов и повлиять на мозговую деятельность. Кроме того, интенсивность низких частот оказывает влияние на костную ткань, вызывая боли в суставах у людей, страдающих различными заболеваниями или травмами.
Бытовыми источниками ультразвука являются различные транспортные средства, также это может быть гром или работа электронной аппаратуры. Такие эффекты выражаются в нагреве тканей, а сила их воздействия зависит от расстояния до активного источника и степени звука.
Для общественных рабочих мест с источниками звука в неслышимом диапазоне также существуют определенные ограничения. Максимальная интенсивность инфракрасного звука должна быть в пределах 110 дБа, а интенсивность ультразвука ограничена 125 дБа. Категорически запрещается, даже на короткое время, в помещениях, где звуковое давление превышает 135 дБ на любой частоте.
Влияние шума, исходящего от оргтехники, и способы защиты
Шум, издаваемый компьютером и другим организационным оборудованием, может превышать 70 дБ. В связи с этим специалисты не рекомендуют устанавливать в одном помещении большое количество этого оборудования, особенно если оно невелико. Шумные агрегаты рекомендуется устанавливать за пределами помещения, где находятся люди.
Для снижения уровня шума при отделочных работах используются материалы с шумопоглощающими свойствами. Кроме того, можно использовать шторки из плотной ткани или, в крайнем случае, беруши, закрывающие барабанные перепонки от воздействия.
Сегодня в строительстве современных зданий появился новый стандарт, определяющий степень звукоизоляции помещений. Стены и потолки многоквартирных домов испытывают на шумостойкость. Если уровень звукоизоляции ниже допустимого предела, здание не может быть введено в эксплуатацию до тех пор, пока проблемы не будут устранены.
Кроме того, сегодня устанавливают ограничения по силе звука для различных устройств сигнализации и оповещения. Например, для систем противопожарной защиты интенсивность звука предупредительного сигнала должна быть в пределах от 75 дБа до 125 дБа.
Почему используют децибелы, а не прямые величины
Использование логарифмических соотношений часто бывает более наглядным и информативным, чем прямые измерения. Это видно на примере построения амплитудно-частотной характеристики. И этот случай не единичный, многие зависимости более информативны в логарифмической зависимости.
Также децибелы используются в областях, где параметры изменяются в очень широких пределах. Ситуация со звуками для нас более понятна. Человек способен воспринимать частоты от 20 Гц до 20 000 Гц Какая дисперсия! Тысячи раз.
С уровнем звука еще круче. Нижний предел восприятия составляет 10-12 Вт/м, а уровень, при котором возникает боль, — 10 Вт/м. То есть диапазон значений измерения составляет 13 порядков. Это 10 000 000 000 000 раз. Торговать такими цифрами как минимум неудобно. При использовании относительных величин — децибелов — числа намного меньше, с ними легче работать, их воспринимать и запоминать. Некоторые примеры:
- Если показатель увеличился в 10 раз, говорят, что он увеличился на 1 бел.
- Если тот же показатель увеличился в 100 раз, то говорят об увеличении на 2 бела.
- Увеличение в 100 000 тысяч раз — всего 5 бел.
Вы заметили разницу? Показатель увеличился в 100 раз, а в белах увеличился на 2 Б. Так удобнее. Согласитесь, оперировать единицами проще, чем сотнями тысяч. Важно просто понять смысл сказанного. При увеличении прямых значений их необходимо умножить на число, на которое увеличился параметр. При работе с децибелами они складываются. Ладно, проще.
Перевод децибелов в разы
Попробуем по-другому сформулировать, что такое децибел. Децибел — это логарифм отношения двух величин. Это относительное значение, которое показывает, насколько одно значение больше или меньше другого (базового). «Сколько раз» нам ясно. Поэтому часто приходится переводить децибелы в времена и наоборот. Посчитать конечно можно, но проще пользоваться таблицей.
0 | а | а | 28 | 25.12 | 631 |
а | 1.12 | 1,26 | 29 | 28.17 | 794 |
два | 1,26 | 1,59 | тридцать | 31,64 | 1000 |
3 | 1,41 | два | 31 | 35,46 | 1257 |
4 | 1,59 | 2,51 | 32 | 39,84 | 1587 |
пять | 1,78 | 3.16 | 33 | 44,64 | 1993 г |
6 | два | 2,98 | 3. 4 | 48.08 | 2312 |
7 | 2,24 | 5.01 | 35 | 56,82 | 3165 |
8 | 2,51 | 6.31 | 36 | 63,29 | 4006 |
9 | 2,82 | 7,94 | 37 | 70,92 | 5030 |
10 | 3.16 | 10 | 38 | 79,36 | 6298 |
11 | 3,55 | 12.59 | 39 | 89,29 | 7973 |
12 | 3,98 | 15,85 | 40 | сто | 10000 |
13 | 4,47 | 19,96 | 41 | 112,23 | 12596 |
четырнадцать | 5.01 | 25.12 | 42 | 125,94 | 15861 |
15 | 5,62 | 31,65 | 43 | 141,24 | 19949 |
шестнадцать | 6.31 | 39,84 | 44 | 158,48 | 25116 |
17 | 7.08 | 48.08 | Четыре пять | 177,94 | 31663 |
18 | 7,94 | 63,59 | 46 | 199,60 | 39840 |
19 | 8,91 | 79,36 | 47 | 223,71 | 50046 |
20 | 10 | сто | 48 | 251,26 | 63132 |
двадцать один | 11.22 | 125,94 | 49 | 281,69 | 79349 |
22 | 12.59 | 158,48 | пятьдесят | 316,5 | 100 000 |
23 | 14.12 | 199,60 | 60 | 1000 | 1 000 000 |
24 | 15,85 | 251,26 | 70 | 3165 | 10 000 000 |
25 | 17,79 | 316,50 | 80 | 10 000 | 100 000 000 |
26 | 19,96 | 398,4 | 90 | 31650 | 1 000 000 000 |
27 | 22.37 | 500,42 | сто | 100 000 | 10 000 000 000 |
Как видите, чтобы напряжение увеличилось втрое, мощность надо увеличить в 10 раз. Впечатляющая разница. Эта таблица позволяет точно понять взаимосвязь между этими величинами.
Но сигналы и величины могут не только увеличиваться, но и уменьшаться. В следующей таблице приведено падение значений относительно эталона.
0 | а | а | -8,0 | 0,398 | 0,159 |
-0,1 | 0,989 | 0,977 | -9,0 | 0,355 | 0,126 |
-0,2 | 0,977 | 0,955 | -10 | 0,316 | 0,1 |
-0,3 | 0,966 | 0,933 | -11 | 0,282 | 0,0794 |
-0,4 | 0,955 | 0,912 | -12 | 0,251 | 0,0631 |
-0,5 | 0,944 | 0,891 | -13 | 0,224 | 0,0501 |
-0,6 | 0,933 | 0,871 | -четырнадцать | 0,2 | 0,0398 |
-0,8 | 0,912 | 0,832 | -15 | 0,178 | 0,0316 |
-1,0 | 0,891 | 0,794 | -шестнадцать | 0,159 | 0,0251 |
-1,5 | 0,841 | 0,708 | -18 | 0,126 | 0,0159 |
-2,0 | 0,794 | 0,631 | -20 | 0,1 | 0,01 |
-2,5 | 0,750 | 0,562 | -тридцать | 0,0316 | 0,001 |
-3,0 | 0,668 | 0,501 | -40 | 0,01 | 0,0001 |
-3,5 | 0,631 | 0,447 | -пятьдесят | 0,00316 | 0,00001 |
-4,0 | 0,596 | 0,398 | -60 | 0,001 | 0,000001 |
-4,5 | 0,562 | 0,355 | -70 | 0,000316 | 0,0000001 |
-5,0 | 0,501 | 0,316 | -80 | 0,0001 | 0,00000001 |
-6,0 | 0,501 | 0,251 | -90 | 0,0000316 | 0,000000001 |
-7,0 | 0,447 | 0,2 | -сотня | 0,00001 | 0,0000000001 |
Ослабление конкретного сигнала проще всего описать в децибелах. Простые числа легче запомнить. Но иногда нужно знать реальный уровень мощности. Для этого воспользуйтесь таблицами (переведите дБ в мкВ)
dBm, dBW, dBuV — что это?
Иногда мы можем найти такие единицы, как дБм, dBuV и аналогичные единицы децибел. Эти логарифмические единицы определяют входное (опорное) значение. В случае дБВт это значение равно 1 Вт; для dBuV — 1 мкВ (микровольты); для дБмВт — 1мВт (милливатт). Способ обозначения мощности в дБмВт довольно распространен в радиотехнике.
Пример. Модуль Bluetooth BTM112 имеет чувствительность приемника -83 дБм. Сколько это будет в ваттах? Чтобы определить, мы должны использовать уравнение мощности в децибелах, приведенное в начале этой статьи.
Внимание! Мы рассчитываем мощность, поэтому используем коэффициент шаблона 10 вместо 20, который используется для тока и напряжения.
Мы приравниваем его к значению мощности приемника -83 дБ. Далее делим все на 10. Затем нам нужно вычислить логарифм по основанию 10, поэтому мы возводим 10 в степень -8,3. После этого умножаем левую часть на знаменатель 0,001. А в конце берем калькулятор и получаем окончательный результат. Приемник BTM112 имеет чувствительность 5 пВт.
По аналогии можно рассчитать чувствительность приемника BTM222. После преобразования -88dBm мы получаем 1.6pW.
Если кто-то хочет потренироваться в расчетах, то может сравнить мощность передатчиков этих модулей. BTM112 составляет 4 дБм (2,5 мВт), а BTM222 — 18 дБм (63 мВт).
Мощность передатчика
Мощность передатчика беспроводного оборудования в России, Украине, Белоруссии и других странах СНГ и Европы ограничена по регионам и не должна превышать 20 дБмВт, что эквивалентно 100 мВт, и 23 дБмВт = 200 мВт при использовании динамического управления мощностью излучаемого сигнала. В реальном оборудовании эти показатели находятся в пределах от 15 до 20дБм. В основном это связано с нежеланием производителя «рисковать», ведь устройство с мощностью более 20 дБм просто не пройдет сертификацию.
Увеличение излучаемой мощности сигнала означает более надежную связь, но не решает всех проблем. Даже если клиент слышит точку из-за высокого усиления, точка не услышит клиента, из-за того, что вы не увеличили ее мощность.
Чувствительность приемника
Чувствительность приемника — это минимальный уровень входящего сигнала, обеспечивающий прием данных с клиентского устройства и влияющий на дальность связи и скорость приема данных. При увеличении излучаемой мощности сигнала радиомодуля чувствительность может несколько улучшиться, но при чрезмерном усилении этот показатель может значительно ухудшиться, из-за чего будет иметь место «отклонение» скорости приема и передачи данных , когда скорость передачи до клиента в несколько раз превышает скорость от клиента до точки доступа.
Чувствительность приемника указывается для конкретной скорости передачи данных, поскольку каждая схема модуляции имеет свои собственные требования к отношению сигнал/шум (SNR). Как правило, чем выше скорость передачи данных, тем выше отношение сигнал/шум (ниже уровень шума) и тем выше чувствительность приемника.
Диапазон частот
Диапазон 2,4 ГГц является низкочастотным и наиболее распространенным, способным легче преодолевать различные препятствия, что увеличивает радиус действия этой сети, но не обладает высокой скоростью передачи данных. Диапазоны 5 ГГц и 6 ГГц, с другой стороны, имеют более высокую частоту, достигая высоких скоростей передачи данных, менее загружены, но имеют меньшее проникновение и меньший радиус действия.
Ширина канала
А вот и новая концепция: ширина канала. Если вы когда-либо настраивали роутер, то могли заметить это понятие в разделе «Wi-Fi». Чаще всего на частоте 2,4 ГГц ширина одного канала составляет 20-40 МГц, многие роутеры могут работать сразу с двумя диапазонами, переключая их автоматически.
Проще говоря, ширина канала позволяет передавать определенное количество информации за один раз. Это как шоссе: по однополосной дороге с постоянным движением может проехать не так много машин. Но если добавить еще несколько полос, это увеличит поток автомобилей. И здесь то же самое.
Выше приведены варианты ширины канала для частоты 5 ГГц: 20, 40, 80, 160 МГц. Скорость передачи, как вы уже поняли, сильно увеличивается, но и увеличивается полосовой шум. То есть ресивер уловит все шумы на всех каналах, что может повлиять на скорость.
Например, если у вас много соседей, которые сидят на частоте 2,4 ГГц, то, используя канал 40 МГц, вы также можете принимать сигналы от них. Проблемой 2,4 ГГц является распространенность этого стандарта, так как на нем сидят практически все, а также малое количество каналов — всего 11. А при использовании ширины канала 40 МГц на приемник могут начать поступать помехи от соседних каналов
Посмотрите на изображение выше, где используется ширина канала 20 МГц, если мы используем 40 МГц, то дуга охватит почти 6 каналов. А если на этих каналах будут сидеть соседи, то связь будет хуже, будут задержки, обрывы, потеря пакетов и, как следствие, снижение скорости.
Уровень сигнала
- Самый точный способ выразить это в милливаттах (мВт / 1 мВт = 0 дБм)
- RSSI (Индикатор уровня принимаемого сигнала) — это общепринятая метрика, но большинство поставщиков адаптеров Wi-Fi обрабатывают ее по-разному, поскольку она не стандартизирована. Некоторые адаптеры используют шкалу от 0 до 60, в то время как другие используют шкалу от 0 до 255
- Простейшая форма — дБм, что означает децибелы относительно милливатт (обычно от -30 до -100)
Первое, что нужно понять о дБм, это то, что мы работаем с отрицательным значением. -30 — это более высокий сигнал, чем -80, потому что -80 — это гораздо меньшее число.
Изменения уровня сигнала не являются ни плавными, ни постепенными, шкалы дБм скорее логарифмические, чем линейные. Правила 3 и 10 подтверждают логарифмический характер дБм:
- потери 3 дБм = -3 дБм = мощность сигнала уменьшается вдвое
- усиление 3 дБм = +3 дБм = двойная мощность сигнала (100 мВт = 20 дБм, 200 мВт = 23 дБм)
- 10 дБмВт потерь = -10 дБмВт = в 10 раз меньше мощности сигнала
- усиление 10 дБм = +10 дБм = 10-кратная мощность сигнала (10 мВт = 10 дБм, 100 мВт = 20 дБм)
Коэффициент усиления антенны
AMC не измеряется в мощности, поскольку он не может потреблять электроэнергию, но в качестве параметра используется дБи. Но при этом, как ни странно, КУ можно увеличить за счет уменьшения радиуса охвата луча. Я буду использовать лампочку в качестве примера. Если мы включим лампочку, она рассеет свет во все стороны.
Теперь берем лампочку и вкручиваем ее в фонарик, который начинает отражать луч в одну сторону за счет стен. Если сузить выходное отверстие, то луч пойдет дальше, но радиус самого круга света будет меньше. А если сделать отверстие еще меньше, то получится лазер, способный пойти еще дальше.
Мощность всего передатчика, в нашем случае роутера, будет суммой мощности (дБм) и коэффициента усиления антенны (дБи). В итоге получаем дБм. Например, дорогие маршрутизаторы используют несколько антенн для улучшения сигнала. Каждая из этих антенн имеет повышенный коэффициент усиления. Но, как вы уже знаете, это уменьшает дальность действия. Именно поэтому существует несколько таких антенн.
Есть несколько типов:
- Всенаправленные антенны – устанавливаются на все недорогие роутеры и имеют полный радиус действия 360 градусов;
- Секторная – такие антенны имеют пучок радиоволн под углом от 60 до 120 градусов;
- Узконаправленный: угол от 3 до 8 градусов.
В большинстве случаев для построения моста Wi-Fi протяженностью в несколько километров используются конкретные цели. При этом на пути почти не должно быть препятствий, а две антенны должны быть четко направлены друг на друга.
Определение дБм
дБм или децибел-милливатт — это единица децибел (дБ) электрической мощности, которая относится к 1 милливатт (мВт).
Мощность в децибелах милливатт (P (дБм)) равна десятикратному логарифму мощности в милливаттах (P (мВт)):
P (дБм) = 10 log 10 (P (мВт) / 1 мВт)
Мощность в милливаттах (P(мВт)) равна 1 мВт, умноженному на 10-кратную мощность в децибел-милливаттах (P(дБм)) и деленная на 10:
P (мВт) = 1 мВт ⋅ 10 (P (дБм) / 10)
1 милливатт равен 0 дБм:
1 мВт = 0 дБм
1 ватт равен 30 дБм:
1Вт=1000мВт=30дБм
Как преобразовать мВт в дБм
Как преобразовать мощность в милливаттах (мВт) в дБм.
Мощность в дБм равна фундаментальному логарифму 10 мощности в милливаттах (мВт):
P (дБм) = 10 log 10 (P (мВт) / 1 мВт)
Например: какова мощность в дБм при входной мощности 100 мВт?
Решение:
P(дБм) = 10 log 10 (100 мВт / 1 мВт) = 20 дБм
Как преобразовать дБм в мВт
Как преобразовать мощность из дБм в милливатт (мВт).
Является ли мощность в милливаттах (P(мВт)) равной 10-кратному умножению мощности в дБм (P(дБм)) на 10?
P (мВт) = 1 мВт ⋅ 10 (P (дБм) / 10)
Например: какова мощность в милливаттах при входной мощности 20 дБм?
Решение:
P(мВт) = 1 мВт ⋅ 10 (20 дБм/10) = 100 мВт
Как преобразовать ватт в дБм
Как преобразовать мощность в ваттах (Вт) в дБм.
Мощность в дБм равна 10 фундаментальному логарифму мощности в ваттах (Вт) плюс 30 дБ:
P(дБм) = 10log10(P(Вт)/1Вт) + 30
Например: какова мощность в дБм при потребляемой мощности 100 Вт?
Решение:
P(дБм) = 10 log 10 (100 Вт / 1 Вт) + 30 = 50 дБм
Как преобразовать дБм в ватт
Как преобразовать мощность из дБм в ватты (Вт).
Мощность в ваттах (P(W)) равна 10-кратной мощности в дБм (P(dBm)) минус 30 дБ, деленная на 10:
P (Вт) = 1 Вт ⋅ 10 ((P (дБм) — 30) / 10)
Например: какова мощность в ваттах при потребляемой мощности 40 дБм?
Решение:
P (Вт) = 1 Вт ⋅ 10 ((40 дБмВт — 30) / 10) = 10 Вт
Как преобразовать дБВт в дБм
Как преобразовать мощность из дБВт в дБм.
Мощность в дБм равна фундаментальному логарифму 10 мощности в ваттах (Вт):
P(дБм) = P(дБВт) + 30
Например: какова мощность в дБм при потребляемой мощности 20 дБВт?
Решение:
P(дБм) = 20 дБВт + 30 = 50 дБм
Как преобразовать дБм в дБВт
Как преобразовать мощность из дБм в дБВт.
Мощность в дБВт (P (дБВт)) равна 10-кратной мощности в дБм (P (дБм)) и деленному на 10:
P(дБВт) = P(дБм) — 30
Например: какова мощность в ваттах при потребляемой мощности 40 дБм?
Решение:
P(дБВт) = 40дБм — 30 = 10дБВт
Как преобразовать дБ в дБм
дБ — относительная единица, описывающая усиление, а дБм — абсолютная единица, относящаяся к 1 милливатт (мВт).
Таким образом, вы не можете преобразовать дБ в дБм.
Таблица преобразования дБм в ватт, мВт, дБВт
-100 дБм | -130 дБВт | 0,1 пВт | 0,0000000001 мВт |
-90 дБм | -120 дБВт | 1 пВт | 0,000000001 мВт |
-80 дБм | -110 дБВт | 10 пВт | 0,00000001 мВт |
-70дБм | -100 дБВт | 100 пар | 0,0000001 мВт |
-60 дБм | -90 дБВт | 1 нВт | 0,000001 мВт |
-50дБм | -80 дБВт | 10 нВт | 0,00001 мВт |
-40 дБм | -70 дБВт | 100 нВт | 0,0001 мВт |
-30дБм | -60 дБВт | 1 мкВт | 0,001 мВт |
-20дБм | -50 дБВт | 10 мкВт | 0,01 мВт |
-10 дБм | -40 дБВт | 100 мкВт | 0,1 мВт |
-1дБм | -31 дБВт | 794 мкВт | 0,794 мВт |
0 дБм | -30 дБВт | 1000 мВт | 1000 мВт |
1 дБм | -29 дБВт | 1259 мВт | 1259 мВт |
10 дБм | -20 дБВт | 10 мВт | 10 мВт |
20 дБм | -10 дБВт | 100 мВт | 100 мВт |
30 дБм | 0 дБВт | 1 Вт | 1000 мВт |
40 дБм | 10 дБВт | 10 Вт | 10000 мВт |
50 дБм | 20 дБВт | 100 Вт | 100000 мВт |
60 дБм | 30 дБВт | 1 киловатт | 1000000 мВт |
70 дБм | 40 дБВт | 10 киловатт | 10000000 мВт |
80 дБм | 50 дБВт | 100 киловатт | 100000000мВт |
90 дБм | 60 дБВт | 1 мегаватт | 1000000000мВт |
100 дБм | 70 дБВт | 10 мегаватт | 10000000000мВт |