Atenuare

Atenuarea în fizică este reducerea intensității unui flux de orice fel care trece printr-un mediu sau pierderea de energie în timp și spațiu de către un sistem fizic sau fenomen. În propagarea undelor, atenuarea corespunde unei reduceri a amplitudinii în funcție de distanța parcursă în mijloc, în general datorită transferului de undă de energie în mediul de propagare. Echivalentul său în sistemele mecanice este disiparea sau absorbția energiei mecanice în energie termică din cauza fricțiunii .

Descriere

Conceptul poate fi aplicat diferitelor sisteme fizice. De exemplu, în optică vorbim despre atenuarea luminii care se propagă de la sursa de lumină la punctul de observare sau a semnalului laser într-o fibră optică datorită absorbției optice , în seismologia atenuării undelor seismice care se propagă în sol, în acustica atenuării pentru undele sonore datorate efectului absorbției acustice și, în general, a unei unde de presiune , în electronice pentru semnale electrice într-un circuit electric sau de atenuare a energiei electromagnetice în transmisia într-o legătură radio sau, în general, într-o comunicație radio , de asemenea, dacă în acest caz, motivul pierderii de energie nu se datorează pierderilor aparatelor electronice. În mod similar, mișcarea liberă sau oscilația pendulului este atenuată, disipată sau amortizată în timp datorită efectului fricțiunii asupra pivotului sau centrului de oscilație ( oscilator armonic amortizat ).

Este un efect de obicei prezent întotdeauna în toate sistemele fizice reale fiind o consecință a disipării sau absorbției de energie într-un fenomen de propagare prin orice mijloc de propagare. Dacă, pe de o parte, atenuarea este un efect de dorit în fenomenele naturale pentru a nu suporta cantități de energie periculoase pentru siguranța infrastructurilor umane, în multe aplicații tehnologice, cum ar fi sistemele de telecomunicații, este un efect complet nedorit care intră în într-un fel compensat, de obicei cu utilizarea amplificatoarelor de semnal.

De obicei, atenuările exponențiale cu un coeficient de atenuare specific dependent de mediu sau pătratic sunt adesea observate în natură. Pentru principiul conservării energiei, energia disipată în fenomenele de atenuare este convertită într-o altă formă, de obicei energie termică .

În electronică

În electrotehnică și electronică, prin atenuare se înțelege scăderea amplitudinii pe care o suferă un semnal care trece printr-un circuit, în funcție de caracteristicile sale și de cele ale circuitului prin care trece.

Alternativ, măsura de atenuare este definită de raportul dintre puterea semnalului la ieșirea circuitului și puterea acestuia (sau nivelul) la intrarea acestuia.

Este mai convenabil să faceți referire la acest raport în unități logaritmice :

A^{*}=\;-\log _{10}\;(P_{out}/P_{in})

{\ displaystyle A ^ {*} = \; - \ log _ {10} \; (P_ {out} / P_ {in})}

{\ displaystyle A ^ {*} = \; - \ log _ {10} \; (P_ {out} / P_ {in})}

unde A * este atenuarea, $P_{out}$ ${\ displaystyle P_ {out}}$ ${\ displaystyle P_ {out}}$ puterea de ieșire e $P_{in}$ ${\ displaystyle P_ {in}}$ ${\ displaystyle P_ {in}}$ puterea de intrare.

Atenuarea este în general măsurată în decibeli (simbol dB), care corespunde de 10 ori raportului logaritmic:

A=\;-\;10\;\log _{10}\;(P_{out}/P_{in})

{\ displaystyle A = \; - \; 10 \; \ log _ {10} \; (P_ {out} / P_ {in})}

{\ displaystyle A = \; - \; 10 \; \ log _ {10} \; (P_ {out} / P_ {in})}

Aceasta înseamnă că puterea de intrare se descompune exponențial în puterea de ieșire.

Exemplu

De exemplu, un semnal electric care atunci când trece printr-un circuit este redus în putere cu 50% este atenuat cu aproximativ 3 dB, în timp ce o atenuare de 10 ori corespunde exact cu 10 dB și o atenuare de 1000 de ori cu aproximativ 30 dB.

Puterea unui semnal este egală cu pătratul amplitudinii tensiunii împărțit la impedanță . Dacă nu există variații de impedanță între intrarea și ieșirea circuitului, raportul de putere este echivalent cu raportul pătratelor amplitudinilor. Întrucât $\log _{10}(x^{a})=a\cdot \log _{10}(x)$ ${\ displaystyle \ log _ {10} (x ^ {a}) = a \ cdot \ log _ {10} (x)}$ ${\ displaystyle \ log _ {10} (x ^ {a}) = a \ cdot \ log _ {10} (x)}$ , se aplică atenuarea: