dB (Decibel) je najdôležitejšou a často používanou mierkou v RF poli, ale je to pochopiteľne ťažké a mätúce pre niekoho, kto sa práve do nej predstavil.

Bohužiaľ, ak nedokážete dôkladne porozumieť tejto dôležitej mierke, budete mať obrovské ťažkosti s posunom vašej RF expedície.

Zaobchádzanie s číslami pre zisk, napätie a výkon, ktoré kombinujú dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, watty, miliwatty, volty, milivolty atď., Často vyžaduje konverziu tam a späť medzi lineárnymi hodnotami a hodnotami decibelov.

Videl som veľa mladých RF kolegov, ktorí ignorovali dôležitosť porozumenia dB, nakoniec si uvedomili, že ak sa chcú ísť ďalej v oblasti RF, musia sa naučiť tento jednoduchý pojem dobre.

Tento stručný návod vám pomôže objasniť rozdiel medzi prácou s decibelmi a prácou s lineárnymi hodnotami.

Základy logaritmu
Používanie decibelov zahŕňa prácu s logaritmami a toto je minimálna matematická znalosť, ktorú by ste mali mať.

Preto musíme prediskutovať logaritmus predtým, ako budeme hovoriť o dB.

Začnime touto jednoduchou matematikou, ktorú ste sa naučili na strednej škole:

Ľudia majú tendenciu robiť menej chýb pri sčítaní a odčítaní čísel, takže výhoda logaritmov je zrejmá.

Teraz ich skontrolujeme podľa tabuľky základných = 10 protokolov:

Pretože 10 zdvihnuté na mocnosť 3 sa rovná 1,000 10, základný 1,000 log 3 je 10 (log1,000 (3) = XNUMX).

Toto je základný zákon o logaritmoch:

Ak a = 10, potom môžeme jednoducho napísať log (c) = b a log (100) = 2, log (1,000 3) = XNUMX atď.

Poďme ďalej s príkladom:

Navrhujete jednoduchý prijímač takto:

Z dôvodu ľahkého porovnania najskôr pracujeme s lineárnymi hodnotami a všetky zisky / straty súvisia s „napätím“.

* Zisk antény: 5.7
* Zosilňovač s nízkym šumom (LNA): 7.5
* Zisk zmiešavača: 4.6
* IF Zisk / strata filtra: 0.43
*Zisk zosilňovača IF: 12.8
* Zisk demodulátora: 8.7
* Zisk zosilňovača zvuku: 35.6

Celkový zisk lineárnej hodnoty z antény na výstup zvukového zosilňovača posledného stupňa je:

Bolo by veľmi ťažké si tieto čísla zapamätať, ale, bohužiaľ, musíte spracovať veľa čísel v oblasti RF. Preto musíme nájsť ľahší spôsob, ako sa s nimi vysporiadať.

Teraz urobme jednoduchšiu trasu pomocou rovnakého prijímača. Namiesto použitia lineárnych hodnôt ich prevádzame do logaritmov.

* Zisk antény: 5.7 (log 5.7 = 0.76)
* Zisk zosilňovača nízkeho šumu: 7.5 (log 7.5 = 0.88)
* Zisk mixéra: 4.6 (log 4.6 = 0.66)
* Zisk / strata IF filtra: 0.43 (log 0.43 = -0.37)
*Zisk zosilňovača IF: 12.8 (log 12.8 = 1.11)
* Zisk demodulátora: 8.7 (log 8.7 = 0.94)
* Zisk zosilňovača zvuku: 35.6 (log 35.6 = 1.55)
* Celkový zisk: 335,229.03 335,229.03 (log 5.53 XNUMX = XNUMX)

Celkový zisk, 335,229.03 5.53 v lineárnej hodnote, sa rovná XNUMX, ak je prevedený na logaritmus.

Namiesto násobenia môžete tieto jednotlivé prírastky spočítať, aby ste po prevedení do logaritmov najskôr získali celkový zisk s oveľa menšou a kratšou hodnotou. Nie je to oveľa jednoduchšie počítať a zapamätať si?

Jediným problémom, ktorý sa vám nemusí veľmi páčiť, je potreba zoznámiť sa s výpočtom logaritmu, ale verte mi, že s touto výkonnou funkciou budete čoskoro celkom dobrí a užívajte si ju každý deň.

Nikdy sa nepokúšajte vyhnúť sa jeho použitiu, ak ste skutočne seriózni v práci v oblasti RF.

Keď už pracujete v oblasti RF po dobu 1 alebo 2 rokov, v skutočnosti už nebudete používať lineárne hodnoty.

Jediné, čo budete používať, je 'dB'.

dB Základy
Pokračujme v tomto užitočnom pojme „dB“, niečo, čo budete používať každý okamih, keď pracujete na RF projektoch.

Prírastok napätia v dB:
Potrebujeme hovoriť o prírastku napätia a prírastku energie osobitne a dať ich dokopy, aby zistili, či sú to isté.

Začnime najprv ziskom napätia:

Decibel (dB) je definovaný ako 20-násobok logaritmu bázy -10 pomeru medzi dvoma napäťovými úrovňami Vout / Vin (inými slovami zosilnenie napätia).

Všetky zisky väčšie ako 1 sú preto vyjadrené ako pozitívne decibely (> 0) a zisky menšie ako 1 sú vyjadrené ako negatívne decibely (<0).

Nájdime zisk v dB pre predchádzajúci príklad prijímača.

*Zisk antény: 5.7 (20 log 5.7 = 15.1)
* Zisk zosilňovača s nízkym šumom: 7.5 (20 log 7.5 = 17.5)
* Zisk mixéra: 4.6 (20 log 4.6 = 13.3)
* Zisk / strata IF filtra: 0.43 (20 log 0.43 = -7.3)
* Zisk zosilňovača IF: 12.8 (20 log 12.8 = 22.1)
*Zisk demodulátora: 8.7 (20 log 8.7 = 18.8)
* Zisk zosilňovača zvuku: 35.6 (20 log 35.6 = 31.0)
* Celkový zisk: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

Opäť môžete tieto jednotlivé prírastky spočítať, aby ste získali celkový zisk v dB.

Zisk v dB:

Predtým, ako budeme hovoriť o prírastku energie v dB, musíme poznať vzťah medzi napätím a výkonom.

Všetci vieme, že pri sínusovej vlne V voltov aplikovaných na odpor odporu R ohmov,

Väčšina RF obvodov používa ako zdroj a impedanciu záťaže 50 ohmov, takže ak je napätie na odpore 7.07 V (rms), potom

Preto je energetický zisk úmerný druhej mocnine energetického zisku, napr. Ak je energetický zisk 5, potom by bol energetický zisk 25 a tak ďalej.

Nižšie môžeme definovať príkon v dB:

Decibel (dB) je definovaný ako 10-násobok logaritmu bázy-10 pomeru medzi dvoma úrovňami výkonu Pout / Pin (inými slovami zisk energie).

Zmätene s hodnotami dB medzi ziskom napätia a ziskom? Ak budete čítať ďalej, všetko vyjasní.

Vráťte sa znova a znova sa pozrieme na predchádzajúci príklad:

* Zisk antény: 5.7
* Zosilňovač s nízkym šumom (LNA): 7.5
* Zisk zmiešavača: 4.6
* IF Zisk / strata filtra: 0.43
*Zisk zosilňovača IF: 12.8
* Zisk demodulátora: 8.7
* Zisk zosilňovača zvuku: 35.6

Všetky zisky / straty sa týkajú „napätia“. Lineárna hodnota napätia antény je opäť 5.7 (15.1 dB) a zisk by bol:

!! Zisk napätia je presne rovnaký ako zisk v dB.

Môžeme teda tento príklad prepísať znova tak, že všetky lineárne zisky / straty sa prenesú na „silu“:

* Zisk antény: 32.49 (15.1 dB)
* Zisk zosilňovača nízkeho šumu: 56.25 (17.5 dB)
* Zisk mixu: 21.16 (13.3 dB)
* Zisk / strata IF filtra: 0.18 (-7.3 dB)
* Zisk zosilňovača IF: 163.84 (22.1 dB)
* Zisk demodulátora: 75.69 (18.8 dB)
* Zisk zosilňovača zvuku: 1267.36 (31.0 dB)
* Celkový zisk: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

Jediným dôvodom, prečo by ste mohli použiť zosilnenie napätia, je to, že môžete ľahko merať napätie pomocou osciloskopu, ale je nepraktické merať napätie, keď je rádiová frekvencia vyššia ako 500 MHz.

Pretože môžete mať problém s presnosťou pomocou osciloskopu na meranie rádiových frekvencií.

Nehovorím, že osciloskop nie je užitočný, len som povedal, že nemeriame vysokofrekvenčné napätie pomocou osciloskopu, ak pre to nie je konkrétny dôvod.

Viac ako 90% času používam na meranie RF signálu spektrálny analyzátor.

Toto je predmetom iného príspevku.

Hodnota zisku, ktorú vidíte v liste údajov, vždy súvisí so ziskom energie v dB, nie so ziskom napätia alebo lineárnou hodnotou.

Tento článok zhrnieme jednoduchým príkladom:

Zosilňovač so ziskom 15 dB:

Pretože 15 dB = 10log (Pout / Pin)
Zisk v lineárnej hodnote je:

Pút / Pin = 10 (15/10) = 31.62
A keďže 15 dB = 20log (Vout / Vin)
Zisk napätia v lineárnej hodnote je:

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

Dúfam, že ste sa z tohto článku niečo naučili. Ak ste už jasne vedeli všetko, o čom som tu hovoril, blahoželám, ste na správnej ceste k poľu RF.

Ak ste po prečítaní tohto článku niekoľkokrát stále zmätení, potom sa nemusíte obávať, nie ste sami, jednoducho sa zhlboka nadýchnite a prečítajte si ho krok za krokom, alebo sa vráťte po prečítaní ďalších článkov od tento blog.

Skôr alebo neskôr zvládnete „dB“ bez akýchkoľvek problémov.

Nižšie uvádzame niekoľko obrázkov, ktoré považujem za užitočné: