[1.2] Децибелы, мощность и уровни сигнала #
Техник БПЛА · радиосвязь, РЭБ и РЭР
Логарифмическая шкала позволяет складывать усиления и потери вместо умножения и деления, что делает расчёт радиолинии выполнимым в уме.
Содержание
1. Зачем нужна логарифмическая шкала
Мощности в радиотехнике различаются на много порядков. Передатчик излучает сотни милливатт, а приёмник уверенно работает с сигналом порядка одной стомиллиардной доли милливатта. Записывать такие величины в линейной шкале неудобно, поэтому применяется логарифмическая шкала [вики].
Отношение двух мощностей в децибелах [вики] вычисляется по выражению:
\( A = 10 \lg \dfrac{P_{2}}{P_{1}} \)
Главное достоинство состоит в том, что последовательные усиления и ослабления складываются. Тракт с усилителем на 20 дБ, кабелем с потерями 3 дБ и антенной [вики] с усилением 9 дБи даёт суммарный результат \( 20 - 3 + 9 = 26 \) дБ. В линейной шкале пришлось бы перемножать 100, 0,5 и 7,9.
↑ К оглавлению2. Абсолютные и относительные единицы
| Единица | Смысл | Что показывает |
|---|---|---|
| дБ | Относительная величина | Во сколько раз одна мощность больше другой |
| дБм | Абсолютная величина относительно 1 мВт | Мощность сигнала |
| дБВт | Абсолютная величина относительно 1 Вт | Мощность сигнала, отличается от дБм на 30 |
| дБи | Усиление относительно изотропного излучателя | Усиление антенны |
| дБд | Усиление относительно полуволнового диполя | Усиление антенны, на 2,15 меньше значения в дБи |
Частая ошибка. Смешение дБ и дБм. Запись «уровень сигнала минус 90 дБ» лишена смысла, поскольку не указано, относительно чего. Уровень принятого сигнала всегда указывается в дБм.
2.1 Перевод мощности в децибел-милливатты
\( P_{дБм} = 10 \lg P_{мВт} \)
| Мощность | Значение в дБм | Где встречается |
|---|---|---|
| 1 мВт | 0 дБм | Минимальная мощность командной линии |
| 10 мВт | 10 дБм | Режим малой мощности при настройке |
| 25 мВт | 14 дБм | Передатчик изображения в помещении |
| 100 мВт | 20 дБм | Типовая командная линия |
| 250 мВт | 24 дБм | Командная линия увеличенной дальности |
| 1 Вт | 30 дБм | Передатчик изображения большой мощности |
| 2 Вт | 33 дБм | Наземный модуль увеличенной мощности |
3. Правило трёх и десяти децибел
Для оценки в уме достаточно запомнить два соотношения.
- Изменение на 3 дБ соответствует изменению мощности в два раза.
- Изменение на 10 дБ соответствует изменению мощности в десять раз.
Комбинируя эти значения, можно оценить любое отношение. Например, 16 дБ раскладывается как \( 10 + 3 + 3 \), что соответствует \( 10 \cdot 2 \cdot 2 = 40 \) раз.
| Значение | Отношение мощностей | Отношение напряжений |
|---|---|---|
| 1 дБ | 1,26 | 1,12 |
| 3 дБ | 2 | 1,41 |
| 6 дБ | 4 | 2 |
| 10 дБ | 10 | 3,16 |
| 20 дБ | 100 | 10 |
| 30 дБ | 1000 | 31,6 |
| 60 дБ | 1 000 000 | 1000 |
3.1 Что означают 6 дБ для дальности
В условиях свободного пространства увеличение мощности на 6 дБ удваивает дальность связи. Это следует из того, что потери растут пропорционально квадрату расстояния. Отсюда важный практический вывод: удвоение дальности требует учетверения мощности передатчика либо повышения усиления антенны на 6 дБ. Повышение усиления антенны почти всегда проще и эффективнее.
↑ К оглавлению4. Типовые уровни в радиолиниях
| Величина | Типовое значение | Комментарий |
|---|---|---|
| Мощность передатчика командной линии | от 10 до 30 дБм | Устанавливается по обстановке |
| Усиление штыревой антенны | от 1 до 3 дБи | Круговая диаграмма в горизонтальной плоскости |
| Усиление направленной антенны наземной станции | от 8 до 16 дБи | Требует наведения на аппарат |
| Потери в коаксиальном кабеле длиной 1 м на 2,4 ГГц | от 0,5 до 1,5 дБ | Зависит от типа кабеля |
| Чувствительность приёмника командной линии | от минус 105 до минус 130 дБм | Зависит от скорости передачи |
| Уровень шума приёмника в полосе 1 МГц | около минус 114 дБм | Тепловой шум при нормальной температуре |
| Рабочий уровень принятого сигнала | от минус 50 до минус 95 дБм | Значение выводится в телеметрии |
Практическая работа 1.2
Цель. Научиться переводить величины между линейной и логарифмической шкалами без калькулятора.
Задание.
- Перевести в дБм мощности 50 мВт, 200 мВт, 400 мВт, 800 мВт.
- Определить, во сколько раз отличаются мощности при разнице 13 дБ.
- Передатчик 20 дБм, кабель с потерями 2 дБ, антенна 12 дБи. Рассчитать эквивалентную изотропно излучаемую мощность.
- Принятый сигнал имеет уровень минус 92 дБм, уровень шума составляет минус 110 дБм. Определить отношение сигнал-шум [вики].
- Определить, на сколько изменится дальность, если мощность передатчика повысить с 100 до 400 мВт.
Ответы для самопроверки. Задание 1: 17, 23, 26, 29 дБм. Задание 2: в 20 раз. Задание 3: 30 дБм. Задание 4: 18 дБ. Задание 5: дальность увеличится вдвое.
5. Проверьте себя
- В чём различие между дБ, дБм и дБи?
- Какому отношению мощностей соответствует значение 17 дБ?
- На сколько децибел нужно увеличить мощность, чтобы удвоить дальность в свободном пространстве?
- Почему уровень принятого сигнала выражается отрицательным числом в дБм?
- Чем отличается усиление антенны, указанное в дБи, от указанного в дБд?
Контрольный перечень
6. Источники
- ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
- Рекомендация Международного союза электросвязи ITU-R V.574 о применении децибела.
- Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, глава об энергетике линии.
Проверено: 20.09.2026
↑ К оглавлению- мод. : Четверг, 24 сентября 2026