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.

10\cdot \log {\frac {P}{P_{0}}}

– dla mocy,

20\cdot \log {\frac {A}{A_{0}}}

– dla napięcia i prądu,

gdzie:

P

– moc wejściowa,

P_{0}

– moc wyjściowa,

A

– napięcie albo prąd wejściowy,

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:

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:

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 3 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.