Vaimennus on yleinen termi, joka viittaa signaalin voimakkuuden vähenemiseen. Vaimennusta esiintyy minkä tahansa signaalin kohdalla, oli se sitten digitaalinen tai analoginen. Joskus sitä kutsutaan häviöksi, vaimennus on luonnollinen seuraus signaalin siirtämisestä pitkillä etäisyyksillä.
Tavanomaisissa kaapeleissa ja valokaapeleissa vaimennus ilmoitetaan desibeleinä jalkaa, tuhatta jalkaa, kilometriä tai mailia kohti. Mitä pienempi vaimennus etäisyysyksikköä kohti on, sitä tehokkaampi kaapeli on.
Kun on tarpeen siirtää signaaleja kaapelilla pitkiä matkoja, kaapelin pituuteen voidaan lisätä yksi tai useampi toistin. Toistimet lisäävät signaalin voimakkuutta vaimennuksen voittamiseksi. Tämä kasvattaa huomattavasti viestinnän suurinta saavutettavissa olevaa kantamaa.
Vaimennus verkkoviestinnässä
Vaimennus tietokoneverkoissa on tietoliikennesignaalin voimakkuuden heikkeneminen, joka mitataan desibeleinä (dB). Kun vaimennus kasvaa, lähetys, esimerkiksi sähköposti, jota käyttäjä yrittää lähettää, tai puhelu, vääristyy.
Tietokoneverkoissa esiintyy vaimennusta seuraavista syistä:
- Kantama – pidemmillä etäisyyksillä sekä langallisten että langattomien lähetysten voimakkuus vähitellen heikkenee
- Häiriöt – radiohäiriöt tai fyysiset esteet, kuten seinät, vaimentavat viestintäsignaaleja langattomissa verkoissa
- Johtojen koko – ohuemmat johdot kärsivät enemmän vaimennuksesta kuin paksummat johdot langallisissa verkoissa
Johtojen vaimennus digitaalisessa tilaajajohtoverkossa (DSL-verkossa) mittaa signaalin häviämistä esimerkiksi DSL-palveluntarjoajan liityntäpisteen ja kodin välillä. Vaimennus on kriittinen DSL-verkoissa, sillä jos linjan vaimennusarvot ovat liian suuria, kotitalouden saamat tiedonsiirtonopeudet voivat rajoittua. DSL-yhteyden linjan vaimennuksen arvot ovat tyypillisesti 5 dB:n ja 50 dB:n välillä – mitä alhaisemmat arvot, sitä parempi.
Wi-Fi tukee niin sanottua dynaamista nopeuden skaalausta, joka parantaa etäisyyttä, jolla langattomat laitteet voivat muodostaa yhteyden toisiinsa, vastineeksi siitä, että verkon suorituskyky heikkenee pidemmillä etäisyyksillä. Linjan siirtolaadusta riippuen dynaaminen nopeusskaalaus säätää yhteyden maksimidatanopeutta automaattisesti ylös- tai alaspäin kiintein askelin.
Vaimennus muissa yhteyksissä
Sanaa ”vaimennus” käytetään myös muissa yhteyksissä kuin tietoverkoissa. Esimerkiksi äänimiksaajat ja audiofiilit voivat käyttää vaimennustekniikoita äänitasojen hallintaan sekoittaessaan erilaisia äänitallenteita keskenään.
Vaimennusta käytetään usein myös radiologian alalla puhuttaessa röntgenkuvassa esitetyn anatomisen rakenteen ominaisuuksista.
Luonnonvalmistuksessa vaimennuksella viitataan prosessiin, jossa sokerit muunnetaan alkoholiksi ja hiilidioksidiksi käymisen avulla. Mitä suurempi vaimennus on, sitä enemmän sokeria on muunnettu alkoholiksi. Jos olut on enemmän vaimennettu, se on kuivempaa ja alkoholipitoisempaa kuin vähemmän vaimennettu olut.
Vaimennuksen merkitys
Vaimennus on tärkeää tietoliikenne- ja ultraäänisovelluksissa, koska se on ratkaisevaa signaalin voimakkuuden määrittämisessä etäisyyden funktiona. Vaimennushäviön minimointi on tärkeää mikroaalto-, langattomissa ja solusovelluksissa, koska optisen tiedonsiirtoyhteyden moitteeton toiminta riippuu siitä, että moduloitu valo saavuttaa vastaanottimen riittävällä teholla, jotta se voidaan demoduloida oikein. Tämä teho pienenee vaimennuksen kautta, jolloin lähetettävä valosignaali häviää.
Miten vaimennusta mitataan
Vaimennuksen suuruus ilmaistaan yleensä yksiköissä, joita kutsutaan desibeleiksi (dBs).
Jos Ps on signaalin teho tietoliikennepiirin lähetyspäässä (lähde) ja Pd on signaalin teho vastaanottopäässä (määränpäässä), niin Ps > Pd. Tehon vaimennus Ap desibeleinä saadaan kaavalla:
Ap = 10 log10(Ps/Pd)
Vaimennus voidaan ilmaista myös jännitteenä. Jos Av on jännitteen vaimennus desibeleinä, Vs on lähtösignaalin jännite ja Vdis on kohdesignaalin jännite, niin:
Av = 20 log10(Vs/Vd)
Miten signaalin voimakkuutta kasvatetaan vaimennuksen estämiseksi
Yksi tekniikoista, joilla signaalin voimakkuutta voidaan kasvattaa vaimennuksen estämiseksi, on vahvistaminen.
Signaalin vahvistaminen lisää sähköisesti linjasignaalin voimakkuutta jollakin useista teknisistä menetelmistä. Tyypillisesti tietokoneverkoissa vahvistus sisältää logiikkaa kohinan vähentämiseksi, jotta taustalla oleva sanomatieto ei turmeltuisi prosessissa.
Verkon toistinlaite integroi signaalinvahvistimen piiriinsä ja toimii välittäjänä kahden sanoman päätepisteen välillä. Toistin vastaanottaa datan alkuperäiseltä lähettäjältä (tai muulta ylävirran toistimelta), käsittelee sen vahvistimen kautta ja lähettää sitten vahvemman signaalin eteenpäin lopulliseen määränpäähänsä. Toistimien lisäksi myös suunta-antennit ja muut antennin parannukset toimivat hyvin signaalin vahvistamiseksi.