دسی بل dB

دسی بل dB، ارتباط فرآیند برقراری اتصال بین دو نقطه و انتقال اطلاعات بین آنهاست. اطلاعات به صورت سیگنال ارسال می شود. در الکترونیک، یک سیگنال می‌تواند هر چیزی باشد، از پالس‌هایی که از طریق یک کامپیوتر دیجیتال می‌گذرند تا امواج رادیویی مدوله‌شده پخش رادیویی FM. انتقال اطلاعات شامل سه فعالیت مهم می باشد: کدگذاری ، انتقال و کدگشایی.

فهرست مطالب

1. انتقال اطلاعات
   1. مدولاسیون
   2. سیگنال
   3. آنالوگ و دیجیتال
   4. بیت و بایت
   5. فناوری دیجیتال
   6. ظرفیت
   7. PCM و Multiplexing
   8. دسی بل dB

انتقال اطلاعات

مدولاسیون

کدگذاری فرآیند قرار دادن اطلاعات در یک حامل (Carrier) است مانند ارتعاش تارهای صوتی شما کد صدای شما را روی هوا قرار می دهد. در اینجا هوا حامل (Carrier) می باشد که جهت انتقال اطلاعات توسط تارهای صوتی شما تغییر یافته است. تا زمانی که به شکلی تغییر نکند، حامل هیچ اطلاعاتی را حمل نمی کند و درواقع هنوز یک سیگنال نمی باشد. یک فرکانس الکترونیکی به طور پیوسته در نوسان می تواند از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل شود، اما هیچ اطلاعاتی نیز ندارد مگر اینکه اطلاعات به نحوی روی آن کدگذاری شود. به عبارت دیگر فقط حامل است که اطلاعات روی آن قرار می گیرد. بنابراین، انتقال اطلاعات، عمل تغییر حامل است. به این اصطلاح مدولاسیون (modulation) می گویند.

سیگنال

شکل 1-1 ایجاد یک سیگنال را با قرار دادن اطلاعات بر روی یک حامل نشان می دهد. یک حامل فرکانس بالا، که به خودی خود هیچ اطلاعاتی را حمل نمی کند، یک سیگنال با فرکانس پایین تر را روی آن قرار داده است. پس از ادقام شکل حامل در نهایت با اطلاعات تغییر می یابد. اگرچه مثال ساده در شکل اطلاعات بسیار کمی را منتقل می کند، این مفهوم را می توان جهت انتقال مقادیر بیشتری از اطلاعات گسترش داد. یک سیستم کد مورس می تواند بر اساس مثال نشان داده شده باشد. در حامل بدون تعدیل می توان فرکانس پایین را برای یکی از دو سیکل زمان مربوط به نقطه و خط تیره کد تحت تأثیر قرار داد.

هنگامی که اطلاعات با تعدیل یک حامل کدگذاری شد، منتقل می شود. انتقال می تواند از طریق هوا، روی کابل های مسی، از طریق فضا به ماهواره و پشت، یا از طریق فیبرهای نوری باشد.

در انتهای دیگر انتقال، گیرنده اطلاعات را از حامل در فرآیند کدگشایی جدا می نماید. گوش شخص ارتعاشات هوا را جدا می سازد و آنها را به سیگنال های عصبی تبدیل می کند. یک گیرنده رادیویی اطلاعات را از حامل جدا می نماید. جهت کدگذاری سیگنال موجود در شکل 1-1، گیرنده در حالی که سیگنال فرکانس پایین را برای پردازش بیشتر نگه می دارد، حامل فرکانس بالا را جدا نموده و دور می اندازد. در فیبر نوری، نور حاملی است که اطلاعات تحت تأثیر می باشد.

فرض کنید در حال نوشتن نامه ای در رایانه شخصی برای دوست خود هستید. حروفی که روی صفحه کلید فشار می دهید در پالس های دیجیتالی مورد نیاز رایانه کدگذاری می شوند. پس از اتمام، می خواهید نامه را به رایانه دوست خود ارسال کنید. به یک مودم نیاز دارید، دستگاهی که پالس های دیجیتال را دوباره به پالس های صوتی تبدیل می نماید که به راحتی از طریق خطوط مخابرات به مرکز مخابرات ارسال می شود. مرکز محابرات انتقال شما را دریافت می نماید. سپس سیگنال شما را مجدداً به پالس های دیجیتال کدگذاری شده تغییر می دهد و آن را با بسیاری از سیگنال های دیگر از طریق فیبر نوری به مراکز دیگر ارسال می کند. در نهایت مرکز نهایی پالس های دیجیتال را به پالس های صوتی کدکشایی می نماید. اکنون اطلاعات را برای دوست شما ارسال می کند، سپس مودم او سیگنال را به پالس های کامپیوتری رمزگشایی می نماید. دوست شما می تواند نامه شما را با نمایش آن بر روی صفحه کامپیوتر یا با چاپ کردن آن بخواند.

راه های متعددی جهت مدولاسیون حامل وجود دارد. شکل 2-1 سه راه متداول را نشان می دهد.

1. مدولاسیون نوسان (AM مخفف Amplitude modulation). مدولاسیون نوسان در رادیوهای AM استفاده می شود. در آن نوسان موج حامل جهت مطابقت با دامنه اطلاعات تغییر می کند.
2. مدولاسیون فرکانس (FM مخفف Frequency modulation ). مدولاسیون فرکانس، فرکانس حامل را تغییر می دهد تا با اختلاف موجود نوسان سیگنال مطابقت داشته باشد. سیگنال فرکانس حامل را به جای نوسان آن تغییر می دهد. رادیوهای FM از این تکنیک استفاده می نمایند.
3. مدولاسیون با کد پالس (PCM). مدولاسیون با کد پالس، یک سیگنال آنالوگ مانند صدای شما را به پالس های دیجیتال تبدیل می نماید. صدای شما می تواند به صورت یک سری اعداد نمایش داده شود، مقدار هر عدد مربوط به نوسان صدای شما در یک نمونه معین می باشد. PCM راه اصلی ارسال و دریافت از طریق یک سیستم فیبر نوری است و در ادامه ما در به آن نگاه دقیق تری خواهیم داشت.

آنالوگ و دیجیتال

 ما در دنیای آنالوگ زندگی می کنیم. آنالوگ به معنای تغییر پذیری مداوم است، مانند حرکت عقربه دوم در اطراف صفحه یک ساعت الکتریکی. صدای شما از این جهت آنالوگ است که ارتعاشاتی که صدا را تشکیل می دهند می توانند در هر نقطه ای از محدوده فرکانس های صوتی شما متفاوت باشند. صدا آنالوگ است، به شکلی که به طور مداوم در یک محدوده مشخص تغییر می کند. مدارهای الکترونیکی مانند فرستنده و گیرنده از مدارهای آنالوگ برای مقابله با این تغییرات مداوم استفاده می کنند. در واقع، قبل از ظهور کامپیوترها، بیشتر مهندسی الکترونیک با مدارهای آنالوگ سر و کار داشت.

نوری را در نظر بگیرید که توسط یک دیمر فعالیت می نماید. چرخاندن دیمر جهت تنظیم روشنایی نور یک عملیات آنالوگ است. روشنایی به طور مداوم تغییر می کند. هیچ سطح مجزایی وجود ندارد، به طوری که می توانید به راحتی نور را کم و بیش روشن نمایید.

در مقابل، دیجیتال به اعداد دلالت دارد – واحدهای متمایز مانند نمایشگر یک ساعت دیجیتال. در یک سیستم دیجیتال، تمام اطلاعات در نهایت در مقادیر عددی پالس های دیجیتال وجود دارد.

برخلاف نور دیمر دار، یک لامپ با سه حالته روشنایی دیجیتال می باشد. هر تنظیم سطح خاصی از روشنایی را به ارمغان می آورد. هیچ سطحی در این بین وجود ندارد. شکل 3-1 سیگنال های آنالوگ و دیجیتال را نشان می دهد.

نکته مهم در ارتباطات الکترونیکی این است که اطلاعات آنالوگ را می توان به اطلاعات دیجیتال تبدیل نمود و اطلاعات دیجیتال را  نیز می توان به اطلاعات آنالوگ تبدیل کرد. ممکن است با سیستم های استریو دیجیتال آشنایی داشته باشید. در این سیستم‌ها، موسیقی به شکل دیجیتال به‌عنوان مجموعه‌ای از اعداد کدگذاری می‌شود که نشان‌دهنده تغییرات آنالوگ در موسیقی است. الکترونیک در سیستم پخش باید کد دیجیتال را دوباره به موسیقی آنالوگ تبدیل نماید.

اساس دیجیتال: بیت و بایت

اساس هر سیستم دیجیتال بیت (مخفف اعداد دودویی) است. بیت واحد اساسی اطلاعات دیجیتال است و تنها یکی از دو مقدار را دارد:  0 یا 1.

راه های متعددی جهت نمایش یک بیت وجود دارد. در الکترونیک، وجود یا عدم وجود سطح ولتاژ رایج ترین آن می باشد: یک سطح ولتاژ به معنای 1 است. سطح دوم به معنای 0 است. متأسفانه تک بیت 1 ویا 0 می تواند تنها یک حالت را نشان دهد، مانند روشن یا خاموش. به عنوان مثال، یک لامپ را می توان با 0 در هنگام خاموش شدن و با 1 در هنگام روشن شدن نشان داد:

یک بیت واحد می تواند دو حالت یک لامپ را نشان دهد: روشن و خاموش. اگر بخواهیم اطلاعات پیچیده تری را نمایش دهیم، این تک بیت کاربرد محدودی دارد. یک لامپ سه حالته را در نظر بگیرید. لامپ دارای چهار حالت متمایز است: خاموش و سه سطح روشنایی. شما می توانید این سه حالت را با دو بیت اطلاعات نشان دهید:

تصور نمایید نور به صورت الکترونیکی قابل برنامه ریزی است. با ارسال عدد 11 به لامپ، آن را جهت مطالعه روزنامه روشن می نمایید. سپس می خواهید تلویزیون تماشا کنید؟ 01 را برای کمترین سطح نور ارسال می کنید. پس از پایان فعالیت های روزانه ؟ 00 را جهت خاموش کردن آن ارسال می نمایید. نکته این است که شما فقط به دو بیت برای نمایش هر چهار حالت ممکن لامپ نیاز دارید.

همین دو بیت به ما این امکان را می دهد که اطلاعات بیشتری را نسبت به یک بیت واحد در ارتباط برقرار نماییم. در مثال لامپ ، 2 بیت به ما این امکان را می دهد که بین چهار حالت متمایز تمایز قائل شویم. هر چه بیت های بیشتری در یک واحد استفاده کنیم، اطلاعات بالقوه بیشتری را می توانیم بیان نماییم. یک کامپیوتر دیجیتال معمولاً با واحدهای 8 بیتی (یا مضربی از 8) فعالیت می نماید. (به عنوان 16 و 32).

یک گروه 8 بیتی را بایت می نامند. یک بایت به تمام حروف، اعداد و سایر کاراکترهای یک ماشین تحریر یا صفحه کلید کامپیوتر اجازه می دهد تا با یک عدد کدگذاری شوند به همراه باقی مانده. هشت بیت اجازه می دهد تا 256 معنی مختلف به یک الگوی 1 و 0 داده شود. تعداد ترکیبات یا معانی مختلف برای هر طول معینی از بیت n برابر است با 2 به توان n، 2ⁿ

برای مثال، 16 بیت 65536 ترکیب را به ارائه می دهد، چراکه 2¹⁶ = 65536 . هر بار که یک بیت اضافه می شود، تعداد مقادیر مختلف ممکن دو برابر می شود.

یکی از دلایلی که از هشت بیت به عنوان اساس یک واحد کامپیوتری استفاده می شود این است که نمایش حروف، اعداد و سایر کاراکترهای مورد نیاز جهت برقراری ارتباط را بسیار آسان می نماید. مجموعه کاراکترهای Extended ASCII از هشت بیت برای نمایش 256 کاراکتر استفاده می کند. مبنایی برای اینکه تقریباً به هر رایانه ای که امروزه استفاده می شود اجازه می دهد تا کاراکترها و کلمات را نمایش و پردازش نماید.

یک رشته پالس اغلب به شکل ایده آل خود نشان داده می شود، مانند رشته پالس در شکل 4-1. پالس ها با سرعت بالا از یک حالت به حالت دیگر می روند. چنین نمودارهایی پالس های ایده آل و ملزومات اصلی توالی پالس را نشان می دهند، بنابراین مهندسان و تکنسین ها می توانند رشته ها را با هم مقایسه نمایند.

رشته پالس نشان دهنده 0 و 1 های اطلاعات دیجیتال است. دنباله می تواند سطوح ولتاژ بالا و پایین یا وجود و عدم وجود ولتاژ را به تصویر کشد. در الکترونیک، دیجیتال 1 می تواند یک پالس ولتاژ یا یک سطح ولتاژ بالاتر باشد. 0 دیجیتال می تواند عدم وجود پالس یا سطح ولتاژ پایین تر باشد. بنابراین می توانیم از 1 با عباراتی مانند روشن یا زیاد و 0 با عباراتی مانند خاموش یا کم صحبت نماییم.

همانطور که در شکل 4-1 نشان داده شده است، یک پالس واقعی فورا رخ نمی دهد. یک مدار الکترونیکی زمان پاسخگویی محدودی دارد – یعنی روشن و خاموش شدن یک ولتاژ یا پالس نوری یا سوئیچ بین سطوح بالا و پایین زمان بر می باشد. همچنین پالس بایستی برای مدت کوتاهی روشن بماند. با این حال، در یک سیستم کامپیوتری، روشن و خاموش نمودن یک پالس می‌تواند تنها به میلیونم یا میلیاردم ثانیه نیاز داشته باشد تا هزاران یا میلیون‌ها پالس در ثانیه رخ دهد.

مهندسانی که با سیستم های دیجیتال سروکار دارند بایستی شکل پالس را همواره در نظر بگیرند. شکل 5-1 بخش های پالس را نشان می دهد.

شکل 1.5

1. نوسان (Amplitude) ارتفاع پالس است. سطح انرژی در پالس را مشخص می نماید. انرژی می تواند به صورت ولتاژ در یک سیستم دیجیتال یا توان نوری در یک سیستم فیبر نوری باشد. توجه داشته باشید که انواع مختلفی از انرژی برای انواع مختلف سیستم ها مورد استفاده می باشد.
2. زمان فراز (Rise time): زمان مورد نیاز جهت روشن شدن پالس است – از 10 درصد به 90 درصد تا به حداکثر نوسان آن رسد.
3. زمان فرود، برعکس زمان فراز، زمان مورد نیاز جهت خاموش شدن پالس است که از 90 درصد تا 10 درصد نوسان اندازه گیری می شود. زمان صعود و زمان سقوط ممکن است برابر باشند یا نباشند.
4. عرض پالس، عرض پالس در 50% نوسان است که بر حسب زمان بیان می‌شود.
5. دوره بیت زمان داده شده برای نوسان می باشد. اکثر سیستم های دیجیتال براساس ساعت یا زمان تنظیم می گردند. پالس ها باید در زمان اختصاص داده شده توسط سیستم برای پریود بیت رخ دهند.

ساعت در یک توالی پالس بدون تغییر می باشد که با تعریف دوره های بیت زمان بندی را ارائه می دهد. هر دوره بیت را می توان به عنوان یک یا چند دوره زمان بندی ساعت تعریف نمود. این ساعت به شکل ضعیفی با میزان شمار یک نوازنده قابل مقایسه است: هر دو ضربان زمان بندی اولیه را ارائه می دهند که عملکرد (پالس ها یا نت های موسیقی) با آن مقایسه می شود.

زمان فراز یا صعود به ویژه در الکترونیک و فیبر نوری حائز اهمیت است. زمان صعود سرعت سیستم را محدود می‌کند. سرعتی که پالس‌ها می‌توانند با آن روشن و خاموش شوند، در نتیجه سریع‌ترین نرخی را که پالس‌ها می‌توانند رخ دهند، تعیین می نماید. ساده‌ترین راه جهت افزایش سرعت یک سیستم، کاهش زمان‌های صعود و سقوط پالس است. در نتیجه پالس ها سریعتر روشن و خاموش می شوند. حتی زمانی که نوسان پالس و عرض پالس ثابت باقی می‌مانند، زمان‌های صعود سریع‌تر سرعت‌های عملیاتی بیشتری را به همراه دارد. در موارد دیگر، ما می خواهیم عرض پالس را به عنوان نسبت معینی از زمان پالس حفظ نماییم. زمان‌های صعود و سقوط سریع‌تر، عرض پالس‌های کوتاه‌تری را ممکن می‌سازد، که سرعت عملیات را حتی بیشتر افزایش می‌دهد. برعکس، کاهش زمان افزایش سرعت عملیات را کاهش می دهد.

فناوری دیجیتال

رایانه‌ها از سیگنال‌های دیجیتال استفاده می کنند چراکه این ماهیت آنهاست: آنها از نظر طراحی دیجیتالی هستند. اگرچه یک کامپیوتر مجبور نیست از تکنیک های دیجیتال و اعداد باینری استفاده نماید، اما این کار را انجام می دهد چراکه آنها راحت ترین راه برای ساخت کامپیوتری هستند که به صورت الکترونیکی کار می کند.

شرکت های مخابراتی از تکنیک های دیجیتال استفاده می کنند و صدای شما را پیش از ارسال به سیگنال دیجیتال تبدیل می نمایند. مزیت آن چیست؟ سیگنالی که در هر فاصله ای ارسال می شود، مخدوش می شود. حتی اگر صدای شما به طور صحیح به صورت الکترونیکی جهت انتقال به عنوان سیگنال آنالوگ بازتولید شود، باز هم تا زمانی که به گیرنده می رسد مخدوش می گردد. متأسفانه، گیرنده نمی تواند اعوجاج را تصحیح نماید، چراکه هیچ راهی برای دانستن اینکه سیگنال اصلی چه ظاهری داشته است را ندارد.

در مورد پالس های دیجیتال، شرایط برعکس است. یک پالس دیجیتال شکل مشخصی دارد. گیرنده می داند که پالس اصلی چگونه است. یک گیرنده فقط باید اطلاعات مربوط به پالس ها را بداند: چند پالس؟ چه زمانی ارسال شدند؟ گیرنده را می توان به گونه ای طراحی نمود که پالس های مخدوش شده را به شکل اصلی خود بازسازی نماید تا به طور صحیح سیگنال اصلی را بازتولید نماید.

ظرفیت انتقال اطلاعات

هر مسیر انتقال حامل سیگنال دارای محدودیت هایی برای مقادیر اطلاعاتی است که می تواند حمل نماید. مقدار اطلاعاتی که مسیر می تواند حمل کند ظرفیت حمل اطلاعات آن است. چندین راه جهت توصیف این ظرفیت وجود دارد. در شبکه تلفن معمولی، ظرفیت در کانال های صوتی بیان می شود. کانال صوتی، پهنای باند یا محدوده فرکانس های مورد نیاز جهت حمل یک صوت(صدا ویا آوا) است. از آنجایی که انتهای بالایی صدای انسان حدود 4 کیلوهرتز است، یک کانال صوتی باید دارای پهنای باند 4 کیلوهرتز باشد. در روزهای اولیه ارائه شبکه تلفن، هر سیم تنها یک صدا را حمل می کرد. امروزه، یک خط تلفن منفرد صدها یا هزاران صدا را به طور همزمان حمل می نماید. بنابراین ظرفیت هزاران کانال صوتی را دارد.

پهنای باند متناسب با بالاترین نرخی است که اطلاعات می تواند از آن عبور نماید. به عنوان مثال، اگر یک فیبر نوری دارای پهنای باند 400 مگاهرتز باشد، می تواند فرکانس هایی را تا این حد حمل نماید.

در سیستم های دیجیتال ظرفیت بر حسب بیت در ثانیه (bps) یا baud ارائه می شود. در یک سیستم تلفن، یک کانال صوتی دیجیتال تنها به 64000 bps نیاز دارد. بنابراین یک سیستم دیجیتال به پهنای باند به مراتب بیشتری نسبت به یک سیستم آنالوگ قابل مقایسه نیاز خواهد داشت. یک سیستم دیجیتال به بیش از 16 برابر میزان یاد شده نیاز دارد – (64 کیلوهرتز). سیستم های تلفن دیجیتال ساده که 672 صدا را در یک خط یک طرفه حمل می نمایند، دارای سرعت عملیاتی 44.7 مگابیت بر ثانیه (Mb/s) می باشند.

روش هایی که امکان ساخت چنین سیستم هایی را فراهم می سازد، مدولاسیون کد پالس (PCM مخفف pulse-code modulation) و مالتی پلکسینگ Multiplexing می باشند.

PCM و Multiplexing

تکنیکی که جهت تبدیل صدای آنالوگ شما به سیگنال دیجیتال استفاده می شود، مدولاسیون کد پالس (PCM مخفف pulse-code modulation) نام دارد. مالتی پلکسینگ تقسیم زمان نیز تجهیزی است که به چندین کانال صوتی اجازه می دهد تا در یک خط واحد منتقل شوند.

تئوری ارتباط بیان  می نماید که سیگنال آنالوگ، مانند صدای شما، می‌تواند به صورت دیجیتالی کدگذاری و کدگشایی شود، چنانچه با نرخ دو برابر بالاترین فرکانس نمونه برداری شود. بالاترین حد صدای مکالمه در تلفن 4000 هرتز است، به این معنی که یک سیستم PCM بایستی 8000 بار در ثانیه از صدا نمونه برداری نماید. نمونه برداری Sampling به این معنی است که سیستم به نوسان فرکانس های صوتی توجه و نظارت می نماید. هر نمونه به یک عدد 8 بیتی تبدیل می شود. هشت بیت اجازه می دهد تا 256 نوسان مختلف کدگذاری شود. از آنجایی که هر نمونه به 8 بیت نیاز دارد و نمونه برداری 8000 بار در ثانیه انجام می شود، پهنای باند مورد نیاز برای یک کانال صوتی 64,000 bps  است (8000 نمونه × 8 بیت / نمونه = 64000 بیت).

در انتهای گیرنده، از همان قوانینی که برای  کدگذاری نمونه استفاده می شود، برای کدگشایی نمونه و بازسازی سیگنال صوتی آنالوگ استفاده می گردد. شکل 6-1 تکنیک PCM را نشان می دهد. روش های متعددی جهت طراحی و استفاده از سیستم های PCM وجود دارد، اگرچه ایده اصلی همان است که توضیح دادیم.

ارسال 64,000bps  از ظرفیت یک مسیر انتقال معمولی استفاده بهینه نمی کند. جهت استفاده کامل از ظرفیت، شرکت های تلفن چندین کانال صوتی را در مسیر ارسال می نمایند.

ظاهر این است که همه کانال ها به طور همزمان منتقل می شوند، اگرچه واقعیت اینطور نیست. قسمتی از یک صدا ابتدا ارسال می شود و سپس بخشی از دومی، بخشی از سومی و غیره در یک الگوی درهم آمیخته از کانال ها ارسال می شود. دستگاهی که اجازه این ترکیب سیگنال های مختلف را بر روی یک خط واحد می دهد یک مالتی پلکسر multiplexer  است. سرعت سیستم به راحتی اجازه می دهد تا همه سیگنال ها به نوبه خود ارسال شوند. یک دی مالتی پلکسر demultiplexer  در گیرنده عمل مخالف را انجام می دهد و سیگنال ها را جدا می نماید.

مالتی پلکسی تقسیم زمانی ( TDM مخفف Time-division multiplexing  ) واژه ای است که به روش مالتی پلکسی داده می شود که بخش هایی از هر کانال صوتی را به شکاف های زمانی (time slots) خاصی اختصاص می دهد. اشکال دیگری از مالتی پلکسینگ مانند تقسیم فرکانس (FDM مخفف frequency-division multiplexing ) و تقسیم طول موج (WDM مخفف wavelength-division multiplexing  ) وجود دارد. FDM کانال های اطلاعاتی مختلفی را به فرکانس های حامل مختلف اختصاص می دهد. رسانه های کابلی از FDM استفاده می نماید. WDM که منحصر به ارتباطات نوری است، در واقع تقسیم طول موج را مورد بحث قرار می دهد.

فیبر نوری برای چنین سیستم های تلفنی حائز اهمیت می باشد چراکه ظرفیت انتقال اطلاعات آن از سیستم های مبتنی بر کابل های مسی بیشتر است.

دسی بل dB

دسی بل به لاتین decibel  واحد مهمی است که به طور مداوم در فیبر نوری و همچنین در الکترونیک از آن استفاده خواهید کرد. جهت بیان تقویت و افت در یک سیستم یا جزء استفاده می شود. به عنوان مثال، یک ترانزیستور می تواند یک سیگنال را تقویت نماید و با افزایش ولتاژ، جریان یا توان آن را قوی تر کند. به این افزایش بهره gain می گویند. به طور مشابه، تلفات ویا افت کاهش ولتاژ، جریان یا توان است.

معادلات پایه برای محاسبه دسی بل

که در آن V ولتاژ، I جریان، و P توان است. پس دسی بل، نسبت دو ولتاژ، جریان یا توان می باشد. توجه فرمایید که ولتاژ و جریان 20 برابر نسبت لگاریتمی و توان 10 برابر نسبت لگاریتمی است.

یکی از اساسی ترین کاربردهای دسی بل dB مقایسه توان ورودی به یک سیستم، مدار یا جزء با توان خروجی از آن است. مقدار دسی بل نشان می دهد که چگونه دستگاه بر مدار تأثیر می گذارد. برای مثال یک ترانزیستور معمولا توان را افزایش می دهد. سایر اجزا ممکن است توان را کاهش دهند. P₁ توان خروجی و P₂ توان ورودی است.

یکی دیگر از کاربردهای دسی بل، توصیف تاثیر قرار دادن یک جزء در یک سیستم است. به عنوان مثال، گاهی اوقات لازم است یک کابل را جدا نموده و کانکتورها را اعمال نمایید تا بتوان دو نیمه کابل را به هم متصل و جدا نمود. قرار دادن این کانکتورها باعث مقداری افت می شود که بر حسب دسی بل بیان می گردد. در موارد دیگر، دستگاه هایی به نام تضعیف کننده به شکل گسترده در یک مدار قرار می گیرند تا افت توان ایجاد نمایند.

در فیبر نوری بیشتر با افت و توان نوری سروکار داریم. (مدارهای الکترونیکی موجود در فرستنده و گیرنده ممکن است از ولتاژ و جریان استفاده نمایند و بهره را ارائه دهند.) منبع نور، توان نوری انتشار می نماید. همانطور که نور از طریق فیبر به گیرنده می رسد، توان خود را از دست می دهد. این افت توان بر حسب دسی بل بیان می شود. به عنوان مثال، اگر منبع 1000 میکرووات (μW) توان ساطع نماید و آشکارساز 20 میکرووات را دریافت کند، افت این سیستم حدود 17 دسی بل است:

که در آن P_tr توان ارسالی از منبع و P_r توان دریافتی توسط گیرنده است.

جدول 1 مقدار توان باقی مانده برای مقادیر مختلف دسی بل را نشان می دهد. تلفات 10 دسی بل (-10 دسی بل) نشان دهنده اتلاف 90 درصدی توان است. تنها 10 درصد باقی مانده است. اتلاف اضافی 10 دسی بل باعث افزایش مقدار تلفات می شود. یک رقم مفید که باید به خاطر بسپارید 3 دسی بل است که نشان دهنده اتلاف نیمی از توان می باشد.

لینک های فیبر نوری به سادگی افت 30 دسی بل را تحمل می نمایند، به این معنی که 99.9 درصد توان منبع قبل از رسیدن به آشکارساز از بین می رود. اگر منبع 1000 میکرووات توان ساطع نماید، تنها 1 میکرووات به آشکارساز می رسد. نگرانی در فیبر نوری، تعادل مناسب توان منبع، افت سیستم و حساسیت آشکارساز به سیگنال های نور تضعیف شده است.

به یاد داشته باشید که دسی بل بیان کننده افت و یک واحد منفی است. در فیبر نوری، حذف علامت منفی و صحبت از افت 6 دسی بل، معمول است. این تلفات در واقع  منفی 6 دسی بل (-6 dB) است. چنانچه معادله را حل نمایید، نتیجه 6- دسی بل خواهد بود. در مکالمات فنی، و حتی در اطلاعات فنی، علامت منفی حذف می گردد، با کمی سردرگمی ایجاد می شود. اما اگر فرصتی برای استفاده از میزان افت در یک معادله دارید، فراموش نکنید که عدد را منفی کنید! (این سردرگمی به این دلیل به وجود می آید که برخی از معادلات جهت پذیرش میزان افت به عنوان یک عدد مثبت تنظیم شده اند.)

گاهی اوقات نسبت محاسبه افت یا بهره از P2 ثابت استفاده می نماید. در فیبر نوری این مقدار معمولاً 1 میلی وات (mW) است.

dBm به معنای “دسی بل ارجاع شده به میلی وات” است. در این حالت تقریبا همیشه از علامت منفی استفاده می شود. مقدار  “-10 dBm“ به این معنی است که P برابر 10 دسی بل کمتر از 1 میلی وات (mW) یا 100 میکرووات (μW) است. به طور مشابه، “-3 dB“ دسی بل 500 میکرووات است. مهندسان و تکنسین های ارتباطات به طور گسترده از واحدهای dBm استفاده می نمایند.

شکل 8-1 مقادیر مختلف dBm را به سطوح میلی وات و میکرووات مرتبط می نماید. توجه داشته باشید که محدوده کوچکی از مقادیر dBm امکان بیان طیف وسیعی از مقادیر توان را فراهم می نماید.

واحد دیگری که گاهی اوقات استفاده می شود dBμ است – دسی بل که به 1μW ارجاع می شود. این همان dBm است، با این تفاوت که مقدار مرجع به جای 1 میلی وات، 1μW میکرووات است.

کابل های فیبر نوری

کابل های شبکه مسی

تجهیزات فیبر نوری