Затухание сигнала и шумы

Первая проблема, характерная для электрического тока — необходимость поддерживать нужный уровень сигнала. Сигнал, проходящий по передающей среде, постепенно затухает (рис. 1.4). Вектор на рис. 1.4 показывает область затухания сигнала при его удалении от источника.

Затухание характерно как для аналоговых, так и для цифровых сигналов. Существует конечное значение для расстояния, которое может пройти сигнал без усиления или восстановления. Затухание растет с увеличением частоты сигнала и удлинением кабеля передающей среды. Тип кабеля в данном случае также имеет значение. Например, если частота сигнала остается неизменной, в ответвительном кабеле (drop cable) с диаметром сечения 22 затухание будет меньшим, чем в ответвительном кабеле той же длины с диаметром сечения 26. Чем меньше диаметр сечения кабеля, тем надежнее кабель.

Затухание — это величина, характеризующая потери амплитуды, измеряется в децибелах (дБ). Величина потерь сигнала выражается отрицательными5 значениями, соответственно, значению -2 дБ соответствует более сильный сигнал, чем значению -4 дБ. Для каждых 6 децибел величина сигнала уменьшается в два раза. Иными словами, сигнал затуханием -8 дБ в два раза меньше, чем сигнал с затуханием в -2 дБ. Об этом важно помнить при сравнении характеристик различных ответвительных кабелей.

Если затухание не контролировать, уровень сигнала понизится так, что принимающая сторона не сможет обработать передаваемую информацию. Чем выше частота потока сигнала, тем сильнее он подвержен затуханию. С увеличением частоты уровень сигнала быстрее понижается в контрольных точках по направлению к пункту назначения. Именно по этой причине приемникам высокоскоростного оборудования значительно сложнее распознать исходный сигнал. Еще один аспект, отличающий аналоговые сигналы от цифровых — способ коррекции затухания.

Цифровые сигналы состоят из дискретных значений, поэтому их легко обнаружить и регенерировать. Цифровой повторитель полностью регенерирует сигнал, позволяя увеличить расстояние, на которые могут быть переданы данные. После того как ослабленный сигнал поступает в повторитель, он восстанавливается и передается дальше, имея уровень исходного сигнала.

Аналоговые сигналы не регенерируются. Потоки аналоговых сигналов должны усиливаться из-за постоянного изменения их амплитуды. Когда сигнал затухает, его амплитуда в физической передающей среде должна быть увеличена. В этом и заключается фундаментальная проблема этого метода усиления.