dB (Decibel) je najpomembnejša in pogosto uporabljena lestvica na RF področju, vendar je tudi razumljivo težavna in zmedena za nekoga, ki se šele seznani s tem.

Na žalost, če ne morete temeljito razumeti te pomembne lestvice, boste imeli ogromne težave, da bi nadaljevali svojo RF odpravo.

Obravnava številk za ojačenje, napetost in moč, ki mešajo dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, vatov, milivatov, voltov, milivoltov itd., Pogosto zahteva pretvorbo nazaj in nazaj med linearne vrednosti in vrednosti decibela.

Videla sem veliko mladih sodelavcev iz RF, ki so ignorirali pomen razumevanja dB in na koncu spoznali, da se morajo tega preprostega izraza dobro naučiti, če želijo iti dlje na področje RF.

Ta kratka vadnica vam bo pomagala razjasniti razliko med delom za decibele in delom z linearnimi vrednostmi.

Osnove logaritma
Uporaba decibelov vključuje delo z logaritmi in to je minimalno matematično znanje, ki bi ga morali imeti.

Zato moramo razpravljati o logaritmu, preden govorimo o dB.

Začnimo s to preprosto matematiko, ki ste se je naučili v srednji šoli:

Ljudje delajo manj napak pri seštevanju in odštevanju števil, zato je prednost logaritmov očitna.

Zdaj jih preglejmo, na podlagi = 10 dnevniških tabel:

Ker je 10, dvignjenih na stopnjo 3, enako 1,000, je log-osnova 10 od 1,000 3 (log10 (1,000) = 3).

To je osnovni zakon logaritmov:

Če je a = 10, potem lahko preprosto zapišemo log (c) = b in log (100) = 2, log (1,000) = 3 itd.

Zdaj pa pojdimo dalje s primerom:

Zasnovan sprejemnik oblikujete na naslednji način:

Zaradi lažje primerjave bomo najprej delali z linearnimi vrednostmi, vsi dobitki / izgube pa so povezani z 'napetostjo'.

* Dobitek antene: 5.7
* Povečanje ojačevalnika z nizkim hrupom (LNA): 7.5
* Dobitek mešalnika: 4.6
* ČE Čisti dobiček / izguba filtra: 0.43
*ČE dobiček ojačevalca: 12.8
* Dobitek demodulatorja: 8.7
* Povečanje zvočnega ojačevalca: 35.6

Skupni dobiček linearne vrednosti od antene do izhodnega zvočnega ojačevalnika zadnje stopnje je:

Te številke bi bilo zelo težko zapomniti, a na žalost morate v RF polju obdelati veliko številk. Zato moramo najti lažji način, kako se spopasti z njimi.

Zdaj pa pojdimo na enostavnejšo pot z istim sprejemnikom. Namesto da bi uporabili linearne vrednosti, jih prenesemo v logaritme.

* Povečanje antene: 5.7 (log 5.7 = 0.76)
* Ojačevalec z nizkim šumom: 7.5 (log 7.5 = 0.88)
* Dobiček mešalca: 4.6 (log 4.6 = 0.66)
* IF dobiček / izguba filtra: 0.43 (log 0.43 = -0.37)
*ČE ojačanje ojačevalnika: 12.8 (log 12.8 = 1.11)
* Demodulator dobiček: 8.7 (log 8.7 = 0.94)
* Pojačanje ojačevalnika zvoka: 35.6 (dnevnik 35.6 = 1.55)
* Skupni dobiček: 335,229.03 (log 335,229.03 = 5.53)

Celotni dobiček, 335,229.03 v linearni vrednosti, je enak 5.53, če ga prenesemo v logaritem.

Namesto da uporabite množitve, lahko sestavite te posamezne dobitke, da dobite skupni dobiček, potem ko ste ga najprej prenesli v logaritme, z veliko manjšo in krajšo vrednostjo. Ali ni tako veliko lažje izračunati in zapomniti?

Edino vprašanje, ki vam morda ni najbolj všeč, je, da se morate seznaniti z izračunom logaritma, vendar, verjemite mi, kmalu boste s to zmogljivo funkcijo zelo dobri in jo boste uživali vsak dan.

Nikoli se ne poskušajte izogniti njegovi uporabi, če resnično resno delate na področju RF.

Pravzaprav ne boste več uporabljali linearnih vrednosti, ko delate na RF področju 1 ali 2 leti.

Edino, kar boste uporabljali, je 'dB'.

dB Osnove
Nadaljujmo s tem uporabnim izrazom 'dB', ki ga boste uporabili vsak trenutek, ko boste delali na RF projektih.

Napetost v dB:
Ločeno se moramo pogovarjati o povečanju napetosti in povečanju moči in jih sestaviti, da vidimo, ali gre za isto stvar.

Začnimo najprej s povečanjem napetosti:

Decibel (dB) je opredeljen kot 20-kratni logaritem osnovnega 10 za razmerje med dvema napetostnima nivojema Vout / Vin (povečanje napetosti, z drugimi besedami).

Vsi dobički, večji od 1, so torej izraženi kot pozitivni decibeli (> 0), dobički, manjši od 1, pa kot negativni decibeli (<0).

Poiščimo dobiček v dB za prejšnji primer sprejemnika.

*Dobitek antene: 5.7 (20log 5.7 = 15.1)
* Ojačevalec z nizkim šumom: 7.5 (20log 7.5 = 17.5)
* Dobiček mešalca: 4.6 (20log 4.6 = 13.3)
* IF dobiček / izguba filtra: 0.43 (20log 0.43 = -7.3)
* ČE ojačanje ojačevalnika: 12.8 (20log 12.8 = 22.1)
*Pridobivanje demodulatorja: 8.7 (20log 8.7 = 18.8)
* Pojačanje ojačevalnika zvoka: 35.6 (20log 35.6 = 31.0)
* Skupni dobiček: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

Spet lahko sestavite te posamezne dobitke, da dobite skupni dobiček v dB.

Povečanje moči v dB:

Preden govorimo o povečanju moči v dB, moramo vedeti razmerje med napetostjo in močjo.

Vsi vemo, da je za volumen sinusnega volta, uporabljenega za upor R R,

Večina radiofrekvenčnih tokokrogov uporablja 50 ohmov kot izvor in impedanco obremenitve, če je napetost na uporu 7.07 V (rms), potem

Zato je dobiček moči sorazmeren kvadratu napetosti, npr. Če je napetost enaka 5, potem bi bila moč 25 enaka in podobno.

Spodaj lahko določimo povečanje moči v dB:

Decibel (dB) je opredeljen kot 10-kratni logaritem osnovnega 10 v razmerju med dvema nivojema moči Pout / Pin (zvišanje moči, z drugimi besedami).

Zmedete z dB vrednostmi med napetostjo in močnostjo? Stvari se bodo razjasnile, če boste brali naprej.

Vrnimo se k ponovnemu prikazu prejšnjega primera:

* Dobitek antene: 5.7
* Povečanje ojačevalnika z nizkim hrupom (LNA): 7.5
* Dobitek mešalnika: 4.6
* ČE Čisti dobiček / izguba filtra: 0.43
*ČE dobiček ojačevalca: 12.8
* Dobitek demodulatorja: 8.7
* Povečanje zvočnega ojačevalca: 35.6

Vsi dobički / izgube so povezani z "napetostjo". Ponovno linearna vrednost antenske napetosti znaša 5.7 (15.1 dB) in povečanje moči bi bilo:

!! Napon napetosti je popolnoma enak dobičku moči v dB.

Tako lahko znova napišemo ta primer, tako da se vsi linearni dobički / izgube prenesejo na 'moč':

* Povečanje antene: 32.49 (15.1 dB)
* Ojačevalec z nizkim šumom: 56.25 (17.5 dB)
* Ojačanje mešalnika: 21.16 (13.3 dB)
* IF ojačanje / izguba filtra: 0.18 (-7.3 dB)
* ČE ojačanje ojačevalnika: 163.84 (22.1 dB)
* Pojačanje demodulatorja: 75.69 (18.8 dB)
* Pojačanje ojačevalnika zvoka: 1267.36 (31.0 dB)
* Skupna ojačitev: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

Edini razlog, da lahko uporabite napetost, je, da napetost zlahka merite z osciloskopom, vendar je nepraktično meriti napetost, kadar je radijska frekvenca višja od 500 MHz.

Ker imate morda težave z natančnostjo z uporabo osciloskopa za merjenje radijskih frekvenc.

Ne pravim, da osciloskop ni uporaben, pravkar sem rekel, da ne merim RF napetosti z osciloskopom, če ni posebnega razloga za to potrebo.

Več kot 90% časa uporabljam analizator spektra za merjenje RF signala.

To je tema za drugo objavo.

Vrednost ojačanja, ki jo vidite v podatkovnem listu, je vedno povezana s povečanjem moči v dB, ne z napetostjo ali linearno vrednostjo.

Ta članek bomo povzeli s preprostim primerom:

Ojačevalnik z ojačitvijo 15 dB:

Ker je 15 dB = 10log (Pout / Pin)
Dobitek moči v linearni vrednosti je:

Pout / Pin = 10 (15/10) = 31.62
In ker je 15 dB = 20log (Vout / Vin)
Doseg napetosti v linearni vrednosti je:

Vout / Vin = 10 (15/20) = 5.62
In 5.622 = 31.62

Upam, da ste se iz tega članka nekaj naučili. Če ste že jasno vedeli vse, kar sem tukaj omenil, čestitke, ste na pravi poti do RF polja.

Če ste po tem, ko ste nekaj člankov prebrali ta članek, še vedno zmedeni, ne skrbite, niste sami, le globoko vdihnite in preberite korak za korakom, ali pa se vrnite po branju več člankov iz ta blog.

Prej ali slej boste brez težav obvladali 'dB'.

Spodaj je nekaj slik, za katere mislim, da se vam bodo zdele koristne: