dB (Decibel) este cea mai importantă și adesea folosită scară în domeniul RF, dar este, de asemenea, înțeles dificil și confuz pentru cineva care tocmai i-a fost introdus.

Din păcate, dacă nu puteți înțelege în profunzime această scară importantă, atunci veți avea dificultăți extraordinare pentru a continua expediția dvs. RF.

Tratarea numerelor pentru câștig, tensiune și putere care amestecă dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, wați, miliwati, volți, milivolți etc., necesită adesea conversia înainte și înapoi între valori liniare și valori decibelice.

Am văzut o mulțime de tineri seminarii RF care au ignorat importanța înțelegerii dB, în cele din urmă și-au dat seama că trebuie să învețe bine acest termen simplu dacă vor să meargă mai departe în domeniul RF.

Acest scurt tutorial vă va ajuta să clarificați diferența dintre lucrul cu decibeli și lucrul cu valori liniare.

Noțiuni de bază ale logaritmului
Utilizarea decibelilor implică lucrul cu logaritmele, iar aceasta este cunoștințele de matematică minime pe care ar trebui să le ai.

Deci trebuie să discutăm logaritmul înainte de a vorbi despre dB.

Să începem cu această simplă matematică pe care ai învățat-o în școala medie:

Oamenii tind să facă mai puține greșeli atunci când adaugă și scad numere, astfel încât avantajul logaritmelor este evident.

Acum să trecem în revistă acestea, pe o bază = 10 tabel jurnal:

Deoarece 10 ridicat la puterea lui 3 este egal cu 1,000, log-ul de bază 10 al 1,000 este 3 (log10 (1,000) = 3).

Aceasta este legea de bază a logaritmelor:

Dacă a = 10, atunci putem scrie pur și simplu log (c) = b și log (100) = 2, log (1,000) = 3 și așa mai departe.

Acum să mergem mai departe cu un exemplu:

Proiectați un simplu receptor după cum urmează:

Din motive de comparație ușoară, vom lucra mai întâi cu valori liniare și toate câștigurile / pierderile sunt legate de „tensiune”.

* Câștig de antenă: 5.7
* Amplificator de zgomot redus (LNA) Câștig: 7.5
* Câștig de mixer: 4.6
* Câștig / pierdere filtru IF: 0.43
*Câștig amplificator IF: 12.8
* Câștig demodulator: 8.7
* Câștig amplificator audio: 35.6

Câștigul total al valorii liniare de la antenă până la ieșirea amplificatorului audio din ultima etapă este:

Ar fi foarte dificil să vă amintiți aceste numere, dar, din păcate, trebuie să vă ocupați de o mulțime de numere în câmpul RF. Deci trebuie să găsim o modalitate mai ușoară de a le trata.

Acum, să luăm un traseu mai ușor folosind același receptor. În loc să folosim valori liniare, le transferăm în logaritmi.

* Câștig de antenă: 5.7 (log 5.7 = 0.76)
* Câștig amplificator cu zgomot redus: 7.5 (jurnal 7.5 = 0.88)
* Câștigul mixerului: 4.6 (jurnal 4.6 = 0.66)
* IF Câștig / pierdere filtru: 0.43 (log 0.43 = -0.37)
*Câștig amplificator IF: 12.8 (log 12.8 = 1.11)
* Câștig demodulator: 8.7 (jurnal 8.7 = 0.94)
* Câștig amplificator audio: 35.6 (log 35.6 = 1.55)
* Câștig total: 335,229.03 (jurnal 335,229.03 = 5.53)

Câștigul total, 335,229.03 în valoare liniară, este egal cu 5.53 dacă este transferat la logaritm.

În loc să utilizați multiplii, puteți adăuga acele câștiguri individuale pentru a obține câștigul total, după ce a fost transferat mai întâi la logaritmi, cu o valoare mult mai mică și mai scurtă. Nu este mult mai ușor să calculați și să vă amintiți?

Singura problemă care poate nu vă place foarte mult este să aveți nevoie să vă familiarizați cu calculul logaritmului, dar, credeți-mă, în curând veți fi destul de bine cu această funcție puternică și vă veți bucura să o utilizați în fiecare zi.

Nu încercați niciodată să evitați utilizarea acestuia dacă sunteți cu adevărat serios în lucrul în domeniul RF.

De fapt, nu veți mai folosi valori liniare care mai mult o dată când lucrați în câmpul RF timp de 1 sau 2 ani.

Singurul lucru pe care îl veți folosi este „dB”.

dB Noțiuni de bază
Haideți să continuăm acest termen util „dB”, lucru pe care îl veți folosi în fiecare moment când lucrați la proiecte RF.

Câștig de tensiune în dB:
Trebuie să vorbim despre câștig de tensiune și câștig de putere separat și să le punem împreună pentru a vedea dacă sunt același lucru.

Să începem mai întâi cu câștigul de tensiune:

Un decibel (dB) este definit ca fiind de 20 de ori logaritmul de bază 10 al unui raport între două niveluri de tensiune Vout / Vin (câștig de tensiune, cu alte cuvinte).

Toate câștigurile mai mari de 1 sunt, prin urmare, exprimate ca decibeli pozitivi (> 0), iar câștigurile mai mici de 1 sunt exprimate ca decibeli negativi (<0).

Să găsim câștigul în dB pentru exemplul anterior al receptorului.

*Câștig de antenă: 5.7 (20 log 5.7 = 15.1)
* Câștig amplificator cu zgomot redus: 7.5 (20 log 7.5 = 17.5)
* Câștigul mixerului: 4.6 (20 log 4.6 = 13.3)
* IF Filtru Câștig / Pierdere: 0.43 (20 log 0.43 = -7.3)
* Câștig amplificator IF: 12.8 (20 log 12.8 = 22.1)
*Câștig demodulator: 8.7 (20 log 8.7 = 18.8)
* Câștig amplificator audio: 35.6 (20 log 35.6 = 31.0)
* Câștig total: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

Din nou, puteți adăuga împreună câștigurile individuale pentru a obține câștigul total în dB.

Câștig de putere în dB:

Înainte de a vorbi despre câștig de energie în dB, trebuie să cunoaștem relația dintre tensiune și putere.

Știm cu toții, pentru o tensiune de undă sinusoidală V, aplicată pe o sarcină de rezistență R ohmi,

Majoritatea circuitelor RF folosesc 50 ohmi ca sursă și impedanță de încărcare, deci dacă tensiunea de pe rezistență este de 7.07V (rms), atunci

Prin urmare, câștigul de putere este proporțional cu pătratul câștigului de tensiune, de exemplu, dacă câștigul de tensiune este 5, atunci câștigul de putere ar fi de 25, etc.

Putem defini câștigul de putere în dB de mai jos:

Un decibel (dB) este definit ca fiind de 10 ori logaritmul de bază 10 al unui raport între două niveluri de putere Pout / Pin (câștig de putere, cu alte cuvinte).

Confuz cu valorile dB între câștig de tensiune și câștig de putere? Lucrurile vor fi clare dacă veți citi mai departe.

Să revenim pentru a vedea din nou exemplul anterior:

* Câștig de antenă: 5.7
* Amplificator de zgomot redus (LNA) Câștig: 7.5
* Câștig de mixer: 4.6
* Câștig / pierdere filtru IF: 0.43
*Câștig amplificator IF: 12.8
* Câștig demodulator: 8.7
* Câștig amplificator audio: 35.6

Toate câștigurile / pierderile sunt legate de „tensiune”. Valoarea liniară a tensiunii antenei este din nou de 5.7 (15.1 dB), iar câștigul de putere ar fi:

Câștigul de tensiune este exact același cu câștigul de putere în dB.

Deci putem rescrie din nou acest exemplu cu toate câștigurile / pierderile liniare transferate către „putere”:

* Câștig de antenă: 32.49 (15.1 dB)
* Câștig amplificator cu zgomot redus: 56.25 (17.5 dB)
* Câștig mixer: 21.16 (13.3 dB)
* IF Gain / Pierdere filtru: 0.18 (-7.3 dB)
* Câștig amplificator IF: 163.84 (22.1 dB)
* Câștig demodulator: 75.69 (18.8 dB)
* Câștig amplificator audio: 1267.36 (31.0 dB)
* Câștig total: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

Cu toate acestea, singurul motiv pentru care puteți utiliza câștigul de tensiune este acela că puteți măsura cu ușurință tensiunea folosind osciloscop, dar este imposibil să măsurați tensiunea atunci când frecvența radio este mai mare de 500 MHz.

Deoarece este posibil să aveți probleme de precizie utilizând osciloscopul pentru a măsura frecvențele radio.

Nu spun că osciloscopul nu este util, am spus doar că nu măsoară tensiunea RF folosind osciloscop dacă nu există un motiv specific pentru această nevoie.

Peste 90% din timp, folosesc un analizor de spectru pentru a măsura semnalul RF.

Acesta este un subiect pentru o altă postare.

O valoare de câștig pe care o vedeți în fișa tehnică este întotdeauna legată de câștigul de putere în dB, nu de un câștig de tensiune sau o valoare liniară.

Vom rezuma acest articol cu un exemplu simplu:

Un amplificator cu un câștig de 15 dB:

De la 15 dB = 10log (Pout / Pin)
Câștigul de putere în valoare liniară este:

Pout / Pin = 10 (15/10) = 31.62
Și de la 15 dB = 20log (Vout / Vin)
Câștigul de tensiune în valoare liniară este:

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

Sper că ai învățat ceva din acest articol. Dacă deja știați clar tot ce am menționat aici, felicitări, sunteți pe drumul cel bun către domeniul RF.

Dacă sunteți încă confuz după ce ați citit acest articol de câteva ori, atunci nu vă faceți griji, nu sunteți singur, doar inspirați adânc și citiți-l din nou pas cu pas sau reveniți după ce ați citit mai multe articole din acest blog.

Mai devreme sau mai târziu veți stăpâni „dB” fără nicio dificultate.

Mai jos sunt câteva imagini care cred că le veți găsi de ajutor: