Łagodzenie

W elektronice , tłumienie lub strata jest względny spadek mocy sygnału w trakcie transmisji. Jest to wielkość, przez którą należy pomnożyć wartość sygnału na wyjściu, aby uzyskać wartość na wejściu rozważanego odcinka.

Przykład:

Sonda pomiarowa oscyloskopu 10 × tłumienie przesyła do urządzenia sygnał dziesięciokrotnie słabszy niż w punkcie pomiarowym.

Wartość odczytaną na przyrządzie (wyjście sondy) należy pomnożyć przez 10, aby uzyskać wartość mierzoną (wejście sondy).

Tłumienie, czy to w linii transmisyjnej, czy w kuchence mikrofalowej , jest ważną wielkością w telekomunikacji , której jest czynnikiem ograniczającym. Ta koncepcja jest również stosowana w akustyce , w szczególności w akustyce środowiska do obliczania izolacyjności akustycznej . W obwodach elektronicznych zespoły tłumików służą do dostosowania poziomu sygnału między częściami urządzenia, z drugiej strony bez zmiany jego właściwości.

Definicje

Tłumienie to „stosunek wartości wielkości o tym samym charakterze na wejściu i wyjściu urządzenia lub systemu. "

tłumienie = ( wartość skuteczna wejściowa ) ÷ ( wartość skuteczna wyjściowa )

Ten stosunek jest często wyrażany w decybelach . W tym przypadku odpowiednią wielkością jest moc i brana jest pod uwagę wartość efektywna . Tłumienie jest odwrotny od zysku . Mówimy o tłumieniu dla wzmocnienia mniejszego niż 1, jeśli jest wyrażony w stosunku, lub ujemnym, jeśli jest wyrażony w decybelach.

Tłumienie lub zanik liniowy

Tłumienie lub tłumienie na jednostkę długości jest charakterystyczny dla linii przesyłowej , co wskazuje, że siła sygnału ulega wykładniczy zanik zależności od odległości:

tłumienie = gdzie α jest tłumieniem liniowym w neper na jednostkę długości i odległości.

Tłumienie liniowe jest powszechnie wyrażane w decybelach na kilometr (równe około 0,23  neper/km ).

Tłumienie fal podczas ich propagacji jest przede wszystkim geometryczne, które zgodnie z prawem odwrotności kwadratów jest proporcjonalne do kwadratu przebytej drogi. Oprócz tego tłumienia geometrycznego w medium występują straty.

Elektroniczne obwody

W układzie elektronicznym analizowanym jako kwadrupol mówimy o tłumieniu w kontekście przetwarzania sygnału , gdy

  1. sygnał wyjściowy jest wyrażany w tej samej wielkości (napięcie lub prąd) co sygnał wejściowy;
  2. stosunek mocy sygnału wyjściowego do mocy sygnału wejściowego jest mniejszy niż 1;
  3. raport ten jest niezależny od częstotliwości w rozważanej domenie.

W innych przypadkach odwołuje się bardziej ogólnie do transmitancji . Gdy stosunek wielkości wejściowej do wyjściowej zależy głównie od częstotliwości, mówimy o filtrze elektronicznym . Schemat Bode oznacza tłumienia w funkcji częstotliwości.

Tłumik jest dzielnik napięcia obwodu , często składają tylko z rezystorów , których tłumienie nie zależy od częstotliwości w paśmie przepuszczania badanego.

Tłumienie powodowane przez tłumik zależy od impedancji wyjściowej źródła i impedancji wejściowej miejsca docelowego.

Gdy tłumik ma być wstawiony do linii transmisyjnej , jego impedancja wejściowa i wyjściowa muszą być równe impedancji charakterystycznej linii.

Linie przesyłowe

Tłumienie jest generalnie zależne od częstotliwości i może być wyrażone jako liczba zespolona , wyrażająca stosunek amplitud i przesunięcia fazowego sygnału wyjściowego do wejściowego przy danej częstotliwości. W obwodzie elektronicznym wyrażenie to jest podane przez funkcję przenoszenia . W linii transmisyjnej jest to współczynnik propagacji lub liniowy wykładnik propagacji , którego część rzeczywista nazywana jest tłumieniem liniowym i jest wyrażona w neperach na kilometr, a część urojona, liniowe przesunięcie fazowe i jest wyrażona w radianach na kilometr.

Często zadowala nas wskazanie spadku sygnału lub mocy nośnej na jednostkę długości, najczęściej w decybelach na kilometr, gdy jest to bardziej odpowiednie, w decybelach na setki metrów.

Tłumienie w linii o danej długości uzyskuje się przez pomnożenie tłumienia linii przez długość we wskazanej jednostce.

Ta wielkość dotyczy również transmisji światłowodowych .

Lokalna pętla telekomunikacyjna

Tłumienie wpływa na zdolność odbioru i transmisji abonentów, którzy odbierają sygnały cyfrowe ADSL przez konwencjonalną linię telefoniczną , skrętkę . Tłumienie, które zależy od rozmiaru kabla, jest proporcjonalne do długości linii do dystrybutora linii podłączonego do DSLAM , urządzenia łączącego pętlę lokalną (xDSL) z siecią transportową (ATM/Ethernet) oraz do pierwiastka kwadratowego z częstotliwości.

Jeśli tłumienie abonenta jest nadmierne, jego modem będzie próbował ustanowić łącze o niższej częstotliwości, ograniczając w ten sposób prędkość cyfrową .

Oto wartości ARCEP przy 300  kHz dla tłumienia w zależności od rozmiaru kabla (wartość teoretyczna na kablu w dobrym stanie):

Fale

Fale w polu swobodnym, to znaczy przy braku przeszkody, ulegają osłabieniu geometrycznemu, ponieważ moc propagowana przez czoło fali jest rozprowadzana na poczwórnym obszarze za każdym razem, gdy odległość przy podwójnym źródle; przestrzegają prawa odwrotnego kwadratu .

Straty propagacji obejmuje ponadto działanie absorpcji, na dyfuzję energii promieniowanej przez medium i ogólnie wszystkie efekty, które przyczynia się do strat.

O tłumieniu mówimy głównie w odniesieniu do fal akustycznych , w tym infradźwięków oraz fal ultradźwiękowych i elektromagnetycznych ( fal radiowych ).

Fale elektromagnetyczne

Tłumienie w atmosferze fal elektromagnetycznych wpływa na transmisję radiokomunikacji, telewizji, telefonów komórkowych, satelitów, radarów itp. Wstępne obliczenia tego tłumienia muszą uwzględniać typ używanego przyrządu i zainstalowane przekaźniki. Stan atmosfery i opady wpływają na wchłanianie powietrza. Przeszkody (budynki, rzeźby terenu itp.) powodują rozproszenie, załamanie i wielokrotne odbicia, które dodają sygnału i znacznie zmieniają efektywne tłumienie w zależności od miejsca, nawet blisko.

Fale dźwiękowe

Tłumienie dźwięku , a bardziej ogólnie wibracji, to stosunek mocy istniejącej między dwoma punktami pomiarowymi.

Większość mediów wykazujących lepkość ma charakter rozpraszający  : propagacji drgań towarzyszy rozpraszanie energii akustycznej w postaci ciepła , która jest dodawana do tłumienia geometrycznego, jeśli propagacja odbywa się w polu swobodnym. Wiele zastosowań ultradźwiękowych urządzeń diagnostycznych wykorzystujących ultradźwięki w medycynie, badaniach materiałowych i bezpieczeństwie opiera się na badaniach tłumienia na tych częstotliwościach. Między innymi pomiar tłumienia w niejednorodnym medium , takim jak emulsje i koloidy , dostarcza informacji o rozkładzie średnic cząstek, a w reologii , zmienność współczynnika tłumienia daje wskazanie zmienności. materiał, a także jego lepkość. W izolacji akustycznej i wibracyjnej staramy się tworzyć środowiska maksymalnie rozpraszające.

Tłumienie dźwięku zależy od przecinanego medium i jego fazy . Termodynamicznej trwałości płynu, na przykład do atmosfery, ma silny wpływ na to im bardziej stabilne środowisko, tym mniejszy jest sygnał rozproszony.

W powietrzu pochłanianie dźwięku wzrasta wraz z częstotliwością i maleje wraz ze wzrostem wilgotności. To tłumienie przez rozpraszanie energii (energia dźwięku jest przekształcana w ciepło) jest dodawane do tłumienia geometrycznego.

Mówimy również o tłumieniu urządzeń i materiałów przeznaczonych do izolacji akustycznej oraz ochrony osobistej przed hałasem.

Tłumienie ściany to stosunek ciśnienia akustycznego mierzonego po obu stronach. Zwiększa się wraz z częstotliwością i jest zgodna z prawem mas  :

Współczynnik tłumienia

Tłumienia współczynnik lub współczynnik ekstynkcji opisuje redukcję zmniejszającej zjawisko, występujące w najróżniejszych dziedzinach. Tak więc w szlachcie „liczba nazwisk maleje: współczynnik wymierania wynosi 0,28% rocznie” . Współczynnik wydaje się być niczym innym jak tempem spadku.

Współczynnik tłumienia, jako właściwość medium, opisuje spadek natężenia przechodzącego przez niego promieniowania. To zależy od energii tego promieniowania.

We wszystkich przypadkach współczynnik odnosi tłumienie do długości ścieżki w przecinanym medium i do rozpatrywanej szerokości pasma , tak aby umożliwić integrację współczynników wąskopasmowych w paśmie szerokopasmowym.

Współczynnik ekstynkcji lub tłumienia danej substancji jest, dla promieniowania świetlnego, specyficzną absorbancją tego materiału. Uwzględnia ona, oprócz absorpcji wyrażonej współczynnikiem absorpcji , efekty wynikające z dyfuzji i luminescencji . W przypadku fal akustycznych współczynnik tłumienia identycznie grupuje wszystkie straty poniesione podczas przechodzenia przez materiał. Zależy ona, oprócz właściwości absorpcyjnych materiału, obecności i kształtu cząstek, zmętnienia oraz wszelkich czynników, które mogą wpływać na transmisję.

Załączniki

Powiązane artykuły

Uwagi i referencje

  1. Jednostką może być centymetr w obrazowaniu medycznym, a także metr, jeśli dotyczy przenikania promieni słonecznych do wód mórz i jezior lub tłumienia impulsów sonaru .
  1. "  Elektropedia 312-06-06 'osłabienie'  " .
  2. Richard Taillet , Loïc Villain i Pascal Febvre , Słownik fizyki , Bruksela, De Boeck ,2013, s.  50.
  3. Pierre-Gérard Fontolliet , Systemy telekomunikacyjne: Traktat o elektryczności, tom XVIII , Lozanna, Presses polytechniques et universitaire romandes,1999( czytaj online ) , s.  71 ;
    Elektropedia 103-10-18 „wykładnik propagacji liniowej” , 103-10-19 „strata liniowa” , 103-10-20 „liniowe przesunięcie fazowe” .
  4. (w) Systemy o częstotliwości radiowej , „Koncentryczne linie transmisyjne” w Informacji Technicznej ,2006( czytaj online ) , s.  640 644.
  5. Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej , „  Electropedia 731-01-48  ” .
  6. Rząd francuski, [1] , 11 stycznia 2007 wskazując jako źródło parę miedzianą i zakłócenia (konsultacja 5 marca 2020 r.).
  7. Elektropedia 881-03-28 "tłumienie geometryczne" .
  8. V de L , „  Bibliografia krytyczna: Grange (Cyril), Ludzie z Bottin Mondain, 1903-1987  ”, Ludność , t.  51, n o  4,1996, s.  1062.
  9. Dyk. Fizyka , s.  120; Elektropedia 845-04-76 „spektralny współczynnik tłumienia liniowego”  ; „współczynnik tłumienia spektrometrii masowej” (Electropedia 845-04-79) jest ilorazem widmowego współczynnika liniowego tłumienia przez gęstość ośrodka.
  10. Elektropedia 881-04-25 „Współczynnik tłumienia” .
  11. (w) James A. Zagzebski, Essentials of Physics Ultrasound , Mosby Inc.1996
  12. (w) Kompendium terminologii chemicznej, wydanie 2 e , IUPAC ,1997
  13. (en) Bohren, CF i Huffman, DR, Absorpcja i rozpraszanie światła przez małe cząstki , Wiley ,1983, 544  s. ( ISBN  978-0-471-29340-8 ).