Параметры электромагнитного сигнала

Электромагнитная энергия распространяется в свободном пространстве и в любом веществе в виде электромагнитных волн, поэтому любой передаваемый по кабельной сети сигнал, электрический или оптический, является электромагнитной волной. Электромагнитная волна, как и любая другая волна, характеризуется, как известно, тремя параметрами – амплитудой, частотой и начальной фазой (рис. 2.1). Кроме амплитуды для сигналов определяют еще среднеквадратическое значение, которое является эквивалентом мощности. Амплитудой, отложенной по вертикальной оси, может быть любая энергетическая характеристика, например, напряженность электромагнитного поля, мощность, ток или напряжение. В электротехнике и, в частности, при проектировании систем передачи информации используют две системы единиц измерения амплитуды – систему абсолютных единиц и систему относительных единиц. Система абсолютных единиц оперирует теми действительными значениями физических величин, которые измеряются в реальном мире (Вольт, Ампер, Ватт). Система относительных единиц имеет дело с отношениями, которые являются универсальными единицами, не привязанными к каким-либо физическим величинам. Базовой единицей относительной системы является Бел. В терминах отношений можно выразить любую абсолютную физическую величину и в этом состоит главное преимущество относительной системы. Удобство относительных единиц также и в том, что их использование значительно упрощает расчеты, которые сводятся всего к двум арифметическим операциям сложению и вычитанию.
В технике связи, особенно оптического диапазона, часто бывает необходимо преобразовывать значение частоты в значение длины волны и наоборот. Соотношение длины волны и частоты волны устанавливается через скорость распространения электромагнитной волны в данном веществе, которая также называется скоростью света (обозначается буквой “с”). Установлено, что скорость света в вакууме составляет около 299793000 м/с, что обычно округляется до 3 10е м/с. В любом веществе свет перемещается с меньшими скоростями, чем в вакууме. Скорости света в разных средах (наиболее часто используется стекло и воздух) различаются при одной и той же частоте волны, поэтому длины волн в стекле и в воздухе при фиксированной частоте будут различны. В одной среде волны разных частот также будут распространяться с различными скоростями. Скорость света в воздухе мало отличается от скорости света в вакууме, поэтому при расчетах эти скорости часто принимают равными
Таким образом, величины X и f (для данного вещества) эквивалентны, поэтому любые расчеты или оценки характеристик устройств можно выполнять как в терминах длины волны, так и в терминах частоты, в зависимости от удобства в конкретной задаче. При рассмотрении оптических систем передачи чаще пользуются значением длины волны, а для электрических систем чаще пользуются значением частоты.