dB (Decibel) perusteet, ymmärrätkö todella, mikä se on?

dB (Decibel) on tärkein ja usein käytetty asteikko radiotaajuuskentässä, mutta se on myös ymmärrettävän vaikea ja hämmentävä joille, joille juuri esitellään sitä.

Valitettavasti, jos et voi ymmärtää perusteellisesti tätä tärkeää mittakaavaa, sinulla on valtavia vaikeuksia saada RF-retkikuntaasi eteenpäin.

Vahvistusta, jännitettä ja tehoa käsittelevien numeroiden käsittely, jotka sekoittavat dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, wattit, milliwattit, volttia, millivolttia jne., Vaatii usein edestakaisin muuntamisen lineaaristen arvojen ja desibeli-arvojen välillä.

Näin paljon nuoria RF-stipendiaatteja, jotka jättivät dB: n ymmärtämisen tärkeyden, ymmärsivät lopulta, että heidän on opittava tämä yksinkertainen termi hyvin, jos he haluavat mennä pidemmälle RF-kentällä.

Tämä lyhyt opetusohjelma auttaa sinua selventämään eroa desibeleillä ja lineaarisilla arvoilla työskentelemisen välillä.

Logaritmin perusteet
Decibelien käyttäminen käsittää logaritmien työskentelyn, ja tämä on hyvin vähäinen matematiikkaosaaminen, joka sinulla pitäisi olla.

Joten meidän on keskusteltava logaritmista ennen kuin puhutaan dB: stä.

Aloitetaan tällä yksinkertaisella matematiikalla, jonka olet oppinut lukiossa:

Ihmisillä on taipumus tehdä vähemmän virheitä lisäämällä ja vähentämällä numeroita, joten logaritmien etu on ilmeinen.

Nyt tarkastellaan näitä, per base = 10 lokitaulukkoa:




Koska 10 korotettuna 3: n asteeseen on yhtä suuri kuin 1,000, perus-10 log 1,000: n arvo on 3 (log10 (1,000) = 3).

Tämä on logaritmien peruslaki:






Mennään nyt eteenpäin esimerkillä:

Suunnittelet yksinkertaisen vastaanottimen seuraavasti:

Helpon vertailun vuoksi työskentelemme ensin lineaaristen arvojen kanssa, ja kaikki voitot / tappiot liittyvät 'jännitteeseen'.

* Antennin vahvistus: 5.7
* Matalan melunvahvistimen (LNA) vahvistus: 7.5
* Sekoittimen vahvistus: 4.6
* JOS suodattimen lisäys / menetys: 0.43
*JOS vahvistimen vahvistus: 12.8
* Demodulaattorin voitto: 8.7
* Äänenvahvistimen vahvistus: 35.6

Antennin ja viimeisen vaiheen audiovahvistimen ulostulon lineaarisen arvon kokonaisvahvistus on:

Olisi erittäin vaikea muistaa näitä numeroita, mutta valitettavasti joudut käsittelemään paljon numeroita RF-kentässä. Joten meidän on löydettävä helpompi tapa käsitellä niitä.

Otetaan nyt helpompi reitti käyttäen samaa vastaanotinta. Lineaaristen arvojen sijasta siirrämme ne logaritmeihin.

* Antennivahvistus: 5.7 (log 5.7 = 0.76)
* Hiljaisen vahvistimen vahvistus: 7.5 (log 7.5 = 0.88)
* Mikserin voitto: 4.6 (log 4.6 = 0.66)
* JOS suodattimen vahvistus / häviö: 0.43 (log 0.43 = -0.37)
*IF-vahvistimen vahvistus: 12.8 (log 12.8 = 1.11)
* Demodulaattorin vahvistus: 8.7 (log 8.7 = 0.94)
* Äänivahvistimen vahvistus: 35.6 (log 35.6 = 1.55)
* Kokonaisvoitto: 335,229.03 (log 335,229.03 = 5.53)




Kokonaisvoitto, lineaarinen arvo 335,229.03 5.53, on XNUMX, jos se siirretään logaritmiin.

Kertolaskujen sijasta voit lisätä nämä yksittäiset voitot saadaksesi kokonaisvoiton, kun se on ensin siirretty logaritmeihin, paljon pienemmällä ja lyhyemmällä arvolla. Eikö se ole paljon helpompaa laskea ja muistaa?

Ainoa asia, josta et ehkä pidä paljon, on sinun tutustua logaritmin laskentaan, mutta usko minua, saat pian melko hyvät tämän tehokkaan toiminnon kanssa ja nautit sen käytöstä joka päivä.

Älä koskaan yritä välttää sen käyttöä, jos olet todella tosissasi työskentelemästä RF-kentällä.

Itse asiassa et käytä enää lineaarisia arvoja, kun työskentelet radiotaajuuskentällä yhden tai kahden vuoden ajan.

Ainoa käyttämäsi asia on 'dB'.

dB Perusteet
Jatkamme tähän hyödylliseen termiin 'dB', jota käytät joka hetki, kun työskentelet RF-projekteissa.

Jännitevoitto dB: nä:
Meidän on puhuttava jännitteenlisäyksestä ja tehonnoususta erikseen ja koottava ne yhteen nähdäksesi ovatko ne sama asia.

Aloitetaan ensin jännitteen nousulla:

Decibeli (dB) määritellään 20-kertaiseksi pohja-10-logaritmiin suhteessa kaksi jännitetasoa Vout / Vin (jännitevoimakkuus, toisin sanoen).




Kaikki voitot, jotka ovat suurempia kuin 1, ilmaistaan ​​siten positiivisina desibeleinä (> 0), ja alle 1 olevat voitot ilmaistaan ​​negatiivisina desibeleinä (<0).

Oletetaan vahvistus dB: nä edelliselle vastaanottimen esimerkille.




*Antennin vahvistus: 5.7 (20 log 5.7 = 15.1)
* Hiljaisen vahvistimen vahvistus: 7.5 (20 log 7.5 = 17.5)
* Mikserin voitto: 4.6 (20 log 4.6 = 13.3)
* JOS suodattimen vahvistus / häviö: 0.43 (20 log 0.43 = -7.3)
* IF-vahvistimen vahvistus: 12.8 (20 log 12.8 = 22.1)
*Demodulaattorin voitto: 8.7 (20 log 8.7 = 18.8)
* Äänivahvistimen vahvistus: 35.6 (20 log 35.6 = 31.0)
* Kokonaisvoitto: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

Voit jälleen liittää yhteen nämä yksittäiset voitot saadaksesi kokonaisvoiton dB.

Voimakkuus dB: nä:

Ennen kuin puhumme dB: n tehonlisäyksestä, meidän on tiedettävä jännitteen ja tehon välinen suhde.

Me kaikki tiedämme, että siniaaltoa varten V-volttia, joka kohdistetaan vastuksen kuormaan R ohmia,




Suurin osa RF-piireistä käyttää 50 ohmia lähteenä ja kuorman impedanssina, joten jos vastuksen yli oleva jännite on 7.07 V (rms), niin

Siksi tehonlisäys on verrannollinen jännitevahvistuksen neliöön, esim. Jos jännitevahvistus on 5, niin tehovoitto olisi 25, ja niin edelleen.

Voimme määritellä tehonlisäyksen dB: nä alla:

Decibeli (dB) määritetään kymmenkertaiseksi base-10-logaritmiin suhteessa kahden tehotason Pout / Pin (tehonlisäys, toisin sanoen) välinen suhde.




Sekoitettu jännitevahvistuksen ja tehonlisäyksen välillä oleville dB-arvoille? Asiat selviävät, jos luet.

Palataan takaisin katsomaan edellistä esimerkkiä:

* Antennin vahvistus: 5.7
* Matalan melunvahvistimen (LNA) vahvistus: 7.5
* Sekoittimen vahvistus: 4.6
* JOS suodattimen lisäys / menetys: 0.43
*JOS vahvistimen vahvistus: 12.8
* Demodulaattorin voitto: 8.7
* Äänenvahvistimen vahvistus: 35.6

Kaikki voitot / tappiot liittyvät 'jännitteeseen'. Antennin jännitteen lineaariarvo on jälleen 5.7 (15.1 dB) ja tehonlisäys olisi:

!! Jännitevoitto on täsmälleen sama kuin tehonlisäys dB: nä.

Joten voimme kirjoittaa tämän esimerkin uudelleen, kun kaikki lineaariset voitot / tappiot siirretään 'tehoon':

* Antennivahvistus: 32.49 (15.1 dB)
* Hiljaisen vahvistimen vahvistus: 56.25 (17.5 dB)
* Mikserin vahvistus: 21.16 (13.3 dB)
* JOS suodattimen vahvistus / häviö: 0.18 (-7.3 dB)
* IF-vahvistimen vahvistus: 163.84 (22.1 dB)
* Demodulaattorin vahvistus: 75.69 (18.8 dB)
* Äänivahvistimen vahvistus: 1267.36 (31.0 dB)
* Kokonaisvahvistus: 1.12379E + 11 (110.5 dB)


Ainoa syy jännitevahvistukseen on kuitenkin se, että voit mitata jännitettä helposti oskilloskoopilla, mutta on epäkäytännöllistä mitata jännitettä, kun radiotaajuus on yli 500 MHz.

Koska sinulla voi olla tarkkuusongelma käyttämällä oskilloskooppia radiotaajuuksien mittaamiseen.

En sano, että oskilloskooppi ei ole hyödyllinen, sanoin vain, että en mittaa RF-jännitettä oskilloskoopilla, jos tähän tarpeeseen ei ole erityistä syytä.

Yli 90% ajasta käytän spektrianalysaattoria RF-signaalin mittaamiseen.

Tämä on toisen viestin aihe.

Taulukossa näkyvä vahvistuksen arvo liittyy aina tehonlisäykseen dB, ei jännitevahvistukseen tai lineaariseen arvoon.

Tiivistämme tämän artikkelin yksinkertaisella esimerkillä:

Vahvistin, jonka vahvistus on 15 dB:




Koska 15 dB = 10log (Pout / Pin)
Voiman lisäys lineaarisena arvona on:

Pout / Pin = 10 (15/10) = 31.62
Ja koska 15 dB = 20log (Vout / Vin)
Jännitteen lisäys lineaarisessa arvossa on:

Vout / Vin = 10 (15/20) = 5.62
Ja 5.622 = 31.62
 
Toivottavasti olet oppinut jotain tästä artikkelista. Jos tiesit jo selvästi kaiken, mitä täällä mainitsin, onnittelut, että olet oikealla tiellä RF-kenttään.

Jos olet edelleen hämmentynyt, kun olet lukenut tämän artikkelin pari kertaa, niin älä ole huolissasi, et ole yksin, hengitä vain syvään ja lue se askel askeleelta tai palaa takaisin lukeessasi lisää artikkeleita tämä blogi.

Ennemmin tai myöhemmin hallitset 'dB' ilman mitään vaikeuksia.

Alla on muutama kuva, joista mielestäni ne ovat hyödyllisiä:

saatat pitää myös

dBm, µV, dBµV, mV, dBmV Perusteet: Mitä ne ovat ja kuinka muuntaa niiden välillä?

dB, dBm, dBW, dBc Perusteet: Voitko selvästi kertoa heidän eronsa?

Meluhahmon (NF) perusteet: Mikä se on ja kuinka sitä voidaan käyttää vastaanottimen suunnittelussa - Yksivaiheinen.

Jätä viesti 

viestiluettelo