Перейти к содержанию

Вносимое затухание

Любой элемент на пути сигнала — кабель, разъём, фильтр, ВЧ-переключатель — немного его ослабляет. Эти потери в децибелах называют вносимым затуханием, и их приходится учитывать в бюджете радиолинии.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Вносимое затухание (insertion loss, IL) — уменьшение мощности сигнала в нагрузке после того, как в тракт включили какой-то элемент: кабель, разъём, фильтр, переключатель, трансформатор. Выражается в децибелах. Для согласованной двухпортовой цепи оно равно модулю S21 в децибелах со знаком минус: S21 = −1,5 дБ означает вносимое затухание 1,5 дБ.

Откуда берутся потери

  • Рассеяние в самом элементе: сопротивление проводников, потери в диэлектрике и магнитопроводе. Эта часть остаётся и при идеальном согласовании.
  • Отражение на входе и выходе: часть мощности не входит в элемент, а возвращается к источнику; её показывают потери на отражение и КСВ.

Примеры из даташитов

ЭлементВносимое затухание
Трансформатор 10/100 Ethernet по требованиям TI SNLA079D−1 дБ в диапазоне 1–30 МГц
ВЧ-переключатель приёма-передачив даташитах трансиверов учитывают отдельно: Semtech в таблицах SX1276 оговаривает, что потери RF-переключателя не включены

Требования к трансформатору Ethernet в той же записке TI задают и потери на отражение, −16 дБ на 30–60 МГц: обе величины нужны вместе.

Бюджет и измерение

При каскадном соединении децибелы складываются, как отмечает Rohde & Schwarz: кабель 1 дБ, фильтр 2 дБ и переключатель 0,5 дБ дают 3,5 дБ потерь. В бюджете радиолинии эти потери вычитают с обеих сторон — и у передатчика, и у приёмника. Измеряют вносимое затухание векторным анализатором по S21 после калибровки с перемычкой THRU; руководство NanoVNA-H считает калибровку удачной, если соединённые порты дают ошибку не больше 0,1 дБ. Нарочно вносимое затухание создают аттенюатором.

Частые вопросы

Почему вносимое затухание пишут то положительным, то отрицательным?

Это одна и та же величина с разной договорённостью о знаке. S21 пассивной цепи в децибелах отрицателен, и в некоторых даташитах так и пишут, например у TI для трансформатора Ethernet −1 дБ. Другие указывают потери как положительное число, 1 дБ. Смысл один: на выходе мощность на столько децибел меньше.

Как измерить вносимое затухание кабеля?

Векторным анализатором по S21: откалибровать прибор с перемычкой THRU, затем включить кабель между портами. Руководство NanoVNA-H советует проверять калибровку так: соединённые порты должны давать ошибку S21 не больше 0,1 дБ. Без VNA можно использовать генератор и анализатор спектра, сравнив уровень с кабелем и без него.

Чем вносимое затухание отличается от потерь на отражение?

Потери на отражение (return loss) показывают, сколько мощности отражается от входа, — это S11. Вносимое затухание показывает, сколько не дошло до выхода, — это S21. Плохое согласование увеличивает отражённую мощность и вносимое затухание, а потери на отражение в децибелах при этом уменьшаются: отражение сильнее, число меньше. Даже идеально согласованный кабель имеет вносимое затухание из-за потерь в проводниках и диэлектрике.

Источники

  1. Rohde & Schwarz. dB or not dB? Everything you ever wanted to know about decibels but were afraid to ask (Application Note 1MA98_14e, 9.2024) — разд. 2.5: ослабление — отрицательные децибелы; при каскадном соединении двухполюсников децибелы складываются; разд. 5.6: S21 — прямой коэффициент передачи, s21 = 20 lg|S21| дБ
  2. Texas Instruments. AN-1469 PHYTER Design & Layout Guide, SNLA079D (October 2006, revised April 2013) — требования к трансформатору 10/100 Ethernet: коэффициент трансформации 1:1 (1–100 МГц), вносимое затухание −1 дБ в диапазоне 1–30 МГц, потери на отражение −16 дБ в 30–60 МГц и −12 дБ в 60–80 МГц
  3. nanovna.com. Calibration NanoVNA; Start using NanoVNA (перевод руководства cho45) и руководство NanoVNA-H (2019-07-11) — S21 — коэффициент передачи, из него вычисляются потери прохождения; калибровка THRU доступна при измерении S21; после калибровки, соединив порты кабелем, ошибка S21 не должна превышать 0,1 дБ

Нашли ошибку?

Смотрите также