Максимальный уровень выходного сигнала усилителей
Выходной уровень усилителей. Это уровень сигнала на выходе усилителя при допустимых нелинейных и перекрестных искажениях (обычно -60 dB по отношению к полезному сигналу).
Нелинейные искажения усилителей вызваны не идеальными характеристиками линейности усиления. Эти искажения существенно ухудшают качество сигнала, что особенно недопустимо при многоканальной передаче и использовании каскадных усилителей.
Параметры усилителей выражаются в децибелах.
Чтобы понять значение максимального уровня выходного сигнала, необходимо знать, что такое децибел. Определение децибела:
GdB = 10 log(X2/X1)
Число G означает (количество) децибел, это не специальная единица, а числовое отношение.
Итак, мощность:
GdB = 10 log(P2/P1)
Отсюда следует, что увеличение энергетической величины на 1 дБ означает её увеличение в 100,1 ≈ 1,259 раза.
Импеданс обозначается буквой R.
Мощность выражается формулой:
Стандартное входное и выходное сопротивление для оборудования эфирного и кабельного телевидения составляет 75 Ом.
Уровень, выраженный в дБмВ, является ссылкой на стандартную эталонную мощность, в данном случае (1 мВ) 2/75 Ом. Это означает, что дБмВ является единицей мощности, а не напряжения.
Значения, приведенные в дБ, например коэффициент усиления или коэффициент искажения, говорят нам об отношении двух величин, выраженных в логарифмической зависимости. Например, усиление представляет собой отношение уровня выходной мощности к уровню входной мощности. Коэффициент искажения – это отношение мощности полезного сигнала к мощности искажений.
Таблицу перевода уровня сигнала из dBuV в напряжение можно найти здесь >>
На качество сигнала, передаваемого в сети, влияют две группы факторов. Это внешние факторы (например, электромагнитные помехи) и внутренние факторы. К внутренним факторам относятся разного рода шумы и искажения. Шум создается различными типами случайных физических явлений, возникающих в электронных компонентах, например, неупорядоченным движением электронов. Искажения вызываются (обобщающей) нелинейностью полупроводниковых элементов, а также пассивных элементов, особенно таких, как различные типы контактов и соединителей.
Приведенные ниже значения являются отношением полезного сигнала к паразитному сигналу. Предполагая, что полезный сигнал имеет большую мощность, чем нежелательный сигнал, логарифм этого отношения всегда имеет положительное значение.
Одним из важнейших параметров является отношение мощности полезного сигнала к мощности шума с учетом теплового шума.
C/N - отношение мощности полезного сигнала к мощности шума.
Для одного усилителя это выражается в дБмВ:
C/Ni = 58 + входной уровень - коэффициент шума
или в dBuV:
C/Ni = -2 + входной уровень - коэффициент шума
Для каскада k усилителей:
C/Nk = C/Ni - 10log(k)
Коэффициент шума также зависит от рабочей температуры - это означает, что значение, указанное в каталоге, в некоторых случаях должно быть увеличено.
Максимальный выходной уровень
Еще одним параметром, определяющим условия и возможности работы усилителя, является целая группа максимальных выходных уровней.
Множество этих параметров является следствием того, что максимальный выходной уровень может определяться по-разному, с учетом различных видов искажений.
При настройке рабочего выходного уровня следует установить наименьший расчетный уровень среди уровней, определяемых для требуемого запаса от интермодуляционных искажений третьего и второго порядков и ТИМ (переходных интермодуляционных искажений).
Независимо от деталей определения, максимальный выходной уровень информирует нас о том, насколько высоким может быть сигнал на выходе усилителя, не превышая определенного уровня нежелательных компонентов.
Обычно используются следующие нормы, информирующие об этих искажениях:
- третьего порядка
DIN45004B и аналогичный: EN 50083-5
ЕН 50083-3;
- второго порядка:
DIN45004A1 и аналогичный: EN 50083-5
ЕН 50083-3.
Для определения максимального уровня выходного сигнала при усилении большого числа каналов согласно стандарту EN 50083-3 принято вести оценку интермодуляционных составляющих по композитным биениям второго — CSO (Composite Second Order) и третьего — CTB (Composite Tripple Beat) порядков. Для усилителей с верхней частотой в 606 МГц испытания проводят при 29-ти каналах, а для усилителей с верхней частотой в 862 МГц — при 42-х каналах. Испытуемые каналы расставляются по утвержденной сетке частот, исключающей появление "чистых" каналов, и оценку CSO и CTB проводят по наихудшему каналу. Полезно заметить, что все интермодуляционные продукты располагаются или на частоте видеонесущей поражаемого канала (третий порядок), или отстоят от нее на расстоянии ±0,25 МГц (второй порядок), или на расстоянии ±0,5 МГц (третий порядок). Эта информация облегчает их поиск на экране анализатора спектра или селективным микровольтметром при оценке помеховой обстановки.
Есть также другие стандарты, например:
1R8-15W, где уровень измеряется при конкретных значениях IMA3=72 дБ и IMA2=69 дБ,
DIN45004K, используется для канальных усилителей.
Измерения, выполненные в соответствии со стандартом DIN45004B, являются наиболее распространенными, поэтому полезно знать приблизительные расчеты, позволяющие сравнивать их с результатами, полученными по другим стандартам.
Нелинейные искажения усилителей вызваны не идеальными характеристиками линейности усиления. Эти искажения существенно ухудшают качество сигнала, что особенно недопустимо при многоканальной передаче и использовании каскадных усилителей.
Параметры усилителей выражаются в децибелах.
Что такое децибел?
Чтобы понять значение максимального уровня выходного сигнала, необходимо знать, что такое децибел. Определение децибела:
GdB = 10 log(X2/X1)
Число G означает (количество) децибел, это не специальная единица, а числовое отношение.
Итак, мощность:
GdB = 10 log(P2/P1)
Отсюда следует, что увеличение энергетической величины на 1 дБ означает её увеличение в 100,1 ≈ 1,259 раза.
Импеданс обозначается буквой R.
Мощность выражается формулой:
Стандартное входное и выходное сопротивление для оборудования эфирного и кабельного телевидения составляет 75 Ом.
Уровень, выраженный в дБмВ, является ссылкой на стандартную эталонную мощность, в данном случае (1 мВ) 2/75 Ом. Это означает, что дБмВ является единицей мощности, а не напряжения.
Значения, приведенные в дБ, например коэффициент усиления или коэффициент искажения, говорят нам об отношении двух величин, выраженных в логарифмической зависимости. Например, усиление представляет собой отношение уровня выходной мощности к уровню входной мощности. Коэффициент искажения – это отношение мощности полезного сигнала к мощности искажений.
Таблицу перевода уровня сигнала из dBuV в напряжение можно найти здесь >>
Искажения и шумы.
На качество сигнала, передаваемого в сети, влияют две группы факторов. Это внешние факторы (например, электромагнитные помехи) и внутренние факторы. К внутренним факторам относятся разного рода шумы и искажения. Шум создается различными типами случайных физических явлений, возникающих в электронных компонентах, например, неупорядоченным движением электронов. Искажения вызываются (обобщающей) нелинейностью полупроводниковых элементов, а также пассивных элементов, особенно таких, как различные типы контактов и соединителей.
Приведенные ниже значения являются отношением полезного сигнала к паразитному сигналу. Предполагая, что полезный сигнал имеет большую мощность, чем нежелательный сигнал, логарифм этого отношения всегда имеет положительное значение.
Одним из важнейших параметров является отношение мощности полезного сигнала к мощности шума с учетом теплового шума.
C/N - отношение мощности полезного сигнала к мощности шума.
Для одного усилителя это выражается в дБмВ:
C/Ni = 58 + входной уровень - коэффициент шума
или в dBuV:
C/Ni = -2 + входной уровень - коэффициент шума
Для каскада k усилителей:
C/Nk = C/Ni - 10log(k)
Коэффициент шума также зависит от рабочей температуры - это означает, что значение, указанное в каталоге, в некоторых случаях должно быть увеличено.
Максимальный выходной уровень
Еще одним параметром, определяющим условия и возможности работы усилителя, является целая группа максимальных выходных уровней.
Множество этих параметров является следствием того, что максимальный выходной уровень может определяться по-разному, с учетом различных видов искажений.
При настройке рабочего выходного уровня следует установить наименьший расчетный уровень среди уровней, определяемых для требуемого запаса от интермодуляционных искажений третьего и второго порядков и ТИМ (переходных интермодуляционных искажений).
Независимо от деталей определения, максимальный выходной уровень информирует нас о том, насколько высоким может быть сигнал на выходе усилителя, не превышая определенного уровня нежелательных компонентов.
Обычно используются следующие нормы, информирующие об этих искажениях:
- третьего порядка
DIN45004B и аналогичный: EN 50083-5
ЕН 50083-3;
- второго порядка:
DIN45004A1 и аналогичный: EN 50083-5
ЕН 50083-3.
Для определения максимального уровня выходного сигнала при усилении большого числа каналов согласно стандарту EN 50083-3 принято вести оценку интермодуляционных составляющих по композитным биениям второго — CSO (Composite Second Order) и третьего — CTB (Composite Tripple Beat) порядков. Для усилителей с верхней частотой в 606 МГц испытания проводят при 29-ти каналах, а для усилителей с верхней частотой в 862 МГц — при 42-х каналах. Испытуемые каналы расставляются по утвержденной сетке частот, исключающей появление "чистых" каналов, и оценку CSO и CTB проводят по наихудшему каналу. Полезно заметить, что все интермодуляционные продукты располагаются или на частоте видеонесущей поражаемого канала (третий порядок), или отстоят от нее на расстоянии ±0,25 МГц (второй порядок), или на расстоянии ±0,5 МГц (третий порядок). Эта информация облегчает их поиск на экране анализатора спектра или селективным микровольтметром при оценке помеховой обстановки.
Есть также другие стандарты, например:
1R8-15W, где уровень измеряется при конкретных значениях IMA3=72 дБ и IMA2=69 дБ,
DIN45004K, используется для канальных усилителей.
Измерения, выполненные в соответствии со стандартом DIN45004B, являются наиболее распространенными, поэтому полезно знать приблизительные расчеты, позволяющие сравнивать их с результатами, полученными по другим стандартам.
