Insertion Loss در کابل‌های شبکه و مخابراتی
Insertion Loss در کابل‌های شبکه و مخابراتی
مفهوم افت سیگنال در انتقال داده
هر سیستم انتقال داده‌ای با پدیده افت سیگنال مواجه است. این افت می‌تواند در رسانه‌های مختلف مانند سیم مسی، فیبر نوری، ارتباطات بی‌سیم یا حتی ارتباطات صوتی معمولی رخ دهد. در تمام این موارد، سیگنال در مقصد همیشه ضعیف‌تر از منبع خواهد بود.
در ارتباطات فیزیکی صوتی، وقتی فاصله زیاد می‌شود، ممکن است مخاطب متوجه شود که شما در حال فریاد زدن هستید، اما قادر به تشخیص محتوای پیام نخواهد بود. این دقیقاً همان پدیده‌ای است که در سیستم‌های انتقال داده الکترونیکی به عنوان "افت درج" شناخته می‌شود.
افت سیگنال چیست و چگونه عمل می‌کند؟
افت سیگنال (Insertion Loss) به کاهش قدرت سیگنال در نتیجه اضافه کردن هرگونه المان جدید به مسیر انتقال اشاره دارد. هر قطعه‌ای که به مسیر سیگنال اضافه می‌شود - اعم از کانکتورها، کوپلرها، اتصالات RJ45، پیچ‌خوردگی‌ها و حتی طول کابل - به افت درج کلی کانال ارتباطی می‌افزاید.
این پدیده در تمام رسانه‌های انتقال وجود دارد، اما در هر کدام به شکل متفاوتی ظاهر می‌شود. واحد اندازه‌گیری افت سیگنال دسی‌بل (dB) است که یک واحد لگاریتمی برای بیان نسبت سیگنال خروجی به ورودی محسوب می‌شود.
افت سیگنال در کابل کواکسیال
یکی از مهم‌ترین عوامل ایجاد افت درج در کابل کواکسیال، اسپلیترها هستند. اسپلیتر دستگاهی است که سیگنال را به دو یا چند بخش تقسیم می‌کند تا بتواند چندین دستگاه را تغذیه کند. این تقسیم به طور طبیعی باعث افت قابل توجه سیگنال می‌شود.
هر اسپلیتر حدود 3.5 دسی‌بل افت ایجاد می‌کند که معادل 50% کاهش قدرت سیگنال است. با اضافه کردن اسپلیتر دوم، این افت به 7 دسی‌بل (75% کاهش) می‌رسد. در سیستم‌های واقعی، به دلیل عدم کارایی 100% قطعات و وجود اتصالات متعدد، افت هر اسپلیتر معمولاً بین 3.6 تا 4 دسی‌بل برآورد می‌شود.
تفاوت بین افت درج و تضعیف
در عمل هیچ تفاوتی بین اصطلاحات "افت درج" و "تضعیف" وجود ندارد. هر دو به یک مفهوم اشاره دارند و دارای مقادیر و واحدهای اندازه‌گیری یکسان (دسی‌بل) هستند. تنها تفاوت در کاربرد این اصطلاحات است؛ معمولاً از واژه "تضعیف‌کننده" برای توصیف قطعاتی که عمداً باعث کاهش سیگنال می‌شوند استفاده می‌شود.
افت درج Insersion Loss در کابل شبکه
بخش قابل توجهی از افت درج در کابل‌های شبکه ناشی از مقاومت الکتریکی خود هادی‌های مسی است. هرچه این مقاومت بیشتر باشد، افت درج نیز بیشتر خواهد بود. عوامل مختلفی بر این مقاومت تأثیر می‌گذارند:
تأثیر دما بر مقاومت
با افزایش دما، رسانایی مس کاهش و مقاومت آن افزایش می‌یابد. این افزایش مقاومت باعث بیشتر شدن افت درج می‌شود. در دماهای بالا، این اثر آنقدر قابل توجه است که حداکثر طول مجاز کانال اترنت کاهش می‌یابد (پدیده‌ای به نام درجه‌بندی دما).
تأثیر ضخامت سیم
سیم‌های ضخیم‌تر رسانایی بیشتری دارند و مقاومت کمتری نشان می‌دهند. بنابراین کابل‌هایی با سیم‌های ضخیم‌تر افت درج کمتری دارند. همچنین سیم‌های رشته‌ای در مقایسه با سیم‌های تک‌رشته‌ای با همان قطر، سطح مقطع کمتری دارند و در نتیجه مقاومت و افت درج بیشتری ایجاد می‌کنند.
عدم تطابق امپدانس
امپدانس را می‌توان به عنوان مقاومت کلی در برابر جریان الکتریکی تعریف کرد که شامل هر دو جزء مقاومت و راکتانس است. اگر امپدانس در طول کانال یکسان نباشد، بازتاب‌هایی ایجاد می‌شود که منجر به افزایش افت درج می‌شود.
مشکلات انتهای کابل
اتصالات نامناسب معمولاً به معنای اتصالات الکتریکی ضعیف هستند. این اتصالات ضعیف هم باعث عدم تطابق امپدانس و هم افزایش مقاومت می‌شوند که هر دو به افزایش افت درج منجر می‌شوند. اغلب تشخیص این مشکلات بدون انجام تست‌های تخصصی ممکن نیست.
مشکلات نصب
نصب نامناسب کابل اترنت می‌تواند منابع اضافی برای افت سیگنال ایجاد کند. تقریباً هرگونه آسیب فیزیکی به کابل می‌تواند افت درج را افزایش دهد. رعایت شعاع خمش حداقل و حداکثر کشش مجاز در هنگام نصب ضروری است.
افت درج در فیبر نوری
کابل‌های فیبر نوری در مقایسه با کابل‌های مسی افت درج بسیار کمتری دارند و به همین دلیل می‌توانند اطلاعات را با سرعت‌های بالاتر و در مسافت‌های طولانی‌تر منتقل کنند. فیبرهای چندحالته افت درج بیشتری نسبت به فیبرهای تک‌حالته دارند.
عوامل ایجاد افت درج در فیبر نوری
آلودگی سطوح اتصال: مهم‌ترین عامل افت درج در فیبر نوری، آلودگی سطوح اتصال است. این اولین موردی است که در صورت بروز مشکلات عملکردی باید بررسی شود.
خمش بیش از حد فیبر: این نوع افت که به دلیل نحوه نصب و استفاده از فیبر ایجاد می‌شود، نمونه‌ای از افت خارجی محسوب می‌شود. خمش‌های شدید می‌توانند باعث نشت نور از فیبر شوند.
پراکندگی سیگنال: این افت ناشی از برهمکنش سیگنال نوری با ساختار مولکولی شیشه فیبر است. پراکندگی و جذب هر دو از ویژگی‌های ذاتی خود فیبر محسوب می‌شوند و به همین دلیل به عنوان افت ذاتی طبقه‌بندی می‌شوند.
بنابراین، درک صحیح از مفهوم افت درج برای طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های ارتباطی کارآمد ضروری است. انتخاب رسانه مناسب (مسی یا نوری)، استفاده از قطعات با کیفیت، نصب صحیح و رعایت استانداردهای مربوطه همگی در کاهش افت درج مؤثر هستند.
برای سیستم‌های مسی، توجه به کیفیت هادی‌ها، کنترل دمای محیط و دقت در انجام اتصالات از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در سیستم‌های نوری، تمیزی سطوح اتصال و جلوگیری از خمش‌های غیرمجاز می‌تواند تفاوت چشمگیری در عملکرد سیستم ایجاد کند.
انجام تست‌های استاندارد پس از نصب می‌تواند از برآورده شدن الزامات سیستم اطمینان حاصل کند. این تست‌ها نه تنها وجود مشکلات را نشان می‌دهند، بلکه به شناسایی دقیق محل و نوع مشکل نیز کمک می‌کنند
