dB (Decibel) je nejdůležitější a často používané měřítko v RF poli, ale je to pochopitelně obtížné a matoucí pro někoho, kdo se do něj právě dostal.

Bohužel, pokud nemůžete důkladně porozumět tomuto důležitému měřítku, budete mít obrovské potíže s přesunem vaší RF expedice.

Nakládání s čísly pro zisk, napětí a výkon, které mísí dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, watty, miliwatty, volty, milivolty atd., Často vyžaduje převod tam a zpět mezi lineárními hodnotami a hodnotami decibelů.

Viděl jsem spoustu mladých RF kolegů, kteří ignorovali důležitost porozumění dB, nakonec si uvědomili, že se potřebují tento jednoduchý pojem dobře naučit, pokud chtějí jít dále v oblasti RF.

Tento krátký návod vám pomůže objasnit rozdíl mezi prací s decibelem a prací s lineárními hodnotami.

Základy logaritmu
Používání decibelů zahrnuje práci s logaritmy a toto je velmi minimální matematické znalosti, které byste měli mít.

Takže musíme mluvit o logaritmu, než mluvíme o dB.

Začněme touto jednoduchou matematikou, kterou jste se naučili na střední škole:

Lidé mají tendenci dělat méně chyb při sčítání a odečítání čísel, takže výhoda logaritmů je zřejmá.

Nyní se podíváme na tyto tabulky na základě základní tabulky = 10:

Vzhledem k tomu, že 10 zvýšeno na sílu 3 se rovná 1,000 10, log základny 1,000 s hodnotou 3 je 10 (log1,000 (3 XNUMX) = XNUMX).

Toto je základní zákon logaritmů:

Pokud a = 10, můžeme jednoduše napsat log (c) = b a log (100) = 2, log (1,000) = 3 atd.

Nyní pojďme dále s příkladem:

Navrhujete jednoduchý přijímač takto:

Z důvodu snadného srovnání budeme nejprve pracovat s lineárními hodnotami a všechny zisky / ztráty souvisejí s „napětím“.

* Zisk antény: 5.7
* Nízký šumový zesilovač (LNA) Zisk: 7.5
* Mixer Gain: 4.6
* Zisk / ztráta filtru: 0.43
*Zisk zesilovače IF: 12.8
* Výtěžnost demodulátoru: 8.7
* Zisk zesilovače zvuku: 35.6

Celkový zisk lineární hodnoty z antény na výstup audio zesilovače posledního stupně je:

Bylo by velmi obtížné si tato čísla pamatovat, ale bohužel musíte v oblasti RF zpracovat mnoho čísel. Musíme tedy najít jednodušší způsob, jak se s nimi vypořádat.

Nyní pojďme jednodušší cestou pomocí stejného přijímače. Místo použití lineárních hodnot je převádíme do logaritmů.

* Zisk antény: 5.7 (log 5.7 = 0.76)
* Zesílení nízkošumového zesilovače: 7.5 (log 7.5 = 0.88)
* Zisk mixu: 4.6 (log 4.6 = 0.66)
* Zisk / ztráta IF filtru: 0.43 (log 0.43 = -0.37)
*Zisk zesilovače IF: 12.8 (log 12.8 = 1.11)
* Zisk demodulátoru: 8.7 (log 8.7 = 0.94)
* Zisk zesilovače 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 lineární hodnotě, se rovná XNUMX, pokud je převeden do logaritmu.

Namísto použití multiplikací můžete tyto jednotlivé zisky sčítat, abyste získali celkový zisk poté, co jste byli převedeni do logaritmů, s mnohem menší a kratší hodnotou. Není to mnohem snazší spočítat a zapamatovat si?

Jediným problémem, který se vám nemusí moc líbit, je potřeba se seznámit s výpočtem logaritmu, ale věřte mi, že brzy budete s touto výkonnou funkcí docela dobře a užívejte si ji každý den.

Nikdy se nepokoušejte vyhnout se jeho použití, pokud jste opravdu vážní při práci v oblasti RF.

Jakmile začnete pracovat v poli RF po dobu 1 nebo 2 let, ve skutečnosti už nebudete používat lineární hodnoty.

Jediné, co budete používat, je 'dB'.

dB Základy
Pokračujme v tomto užitečném termínu „dB“, něco, co budete používat každý okamžik, když pracujete na RF projektech.

Zisk napětí v dB:
Musíme mluvit o přírůstku napětí a příkonu zvlášť a dát je dohromady, abychom zjistili, zda jsou to samé.

Začněme nejprve se ziskem napětí:

Decibel (dB) je definován jako dvacetinásobek logaritmu 20 základny poměru mezi dvěma napěťovými hladinami Vout / Vin (jinými slovy napěťový zisk).

Všechny zisky větší než 1 jsou proto vyjádřeny jako kladné decibely (> 0) a zisky menší než 1 jsou vyjádřeny jako záporné decibely (<0).

Najdeme zisk v dB pro předchozí příklad přijímače.

*Zisk antény: 5.7 (20 log 5.7 = 15.1)
* Zisk zesilovače s nízkým šumem: 7.5 (20 log 7.5 = 17.5)
* Zisk mixu: 4.6 (20 log 4.6 = 13.3)
* Zisk / ztráta IF filtru: 0.43 (20 log 0.43 = -7.3)
* Zisk zesilovače IF: 12.8 (20log 12.8 = 22.1)
*Zisk demodulátoru: 8.7 (20log 8.7 = 18.8)
* Zisk zesilovače zvuku: 35.6 (20 log 35.6 = 31.0)
* Celkový zisk: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

Opět můžete tyto jednotlivé zisky sčítat, abyste získali celkový zisk v dB.

Zisk v dB:

Než budeme mluvit o příkonu v dB, musíme znát vztah mezi napětím a výkonem.

Všichni víme, že pro sínusovou vlnu V voltů aplikovaných na odpor odporu R ohmů,

Většina RF obvodů používá jako zdroj a impedanci zátěže 50 ohmů, takže pokud je napětí přes odpor 7.07 V (rms), pak

Z tohoto důvodu je energetický zisk úměrný druhé mocnině ziskového napětí, např. Je-li přírůstek napětí 5, pak by byl energetický zisk 25 atd.

Níže můžeme definovat zesílení výkonu v dB:

Decibel (dB) je definován jako desetinásobek logaritmu 10 základny poměru mezi dvěma úrovněmi výkonu Pout / Pin (jinými slovy zisk energie).

Zmatený s hodnotami dB mezi ziskem napětí a ziskem? Věci se vyjasní, pokud budete číst dál.

Vraťme se zpět a uvidíme znovu předchozí příklad:

* Zisk antény: 5.7
* Nízký šumový zesilovač (LNA) Zisk: 7.5
* Mixer Gain: 4.6
* Zisk / ztráta filtru: 0.43
*Zisk zesilovače IF: 12.8
* Výtěžnost demodulátoru: 8.7
* Zisk zesilovače zvuku: 35.6

Všechny zisky / ztráty souvisejí s „napětím“. Lineární hodnota napětí antény je opět 5.7 (15.1 dB) a zisk by byl:

!! Zisk napětí je přesně stejný jako zisk v dB.

Můžeme tedy tento příklad přepsat znovu a všechny lineární zisky / ztráty jsou převedeny na „sílu“:

* Zisk antény: 32.49 (15.1 dB)
* Zesílení nízkošumového zesilovače: 56.25 (17.5 dB)
* Zisk mixu: 21.16 (13.3 dB)
* Zisk / ztráta IF filtru: 0.18 (-7.3 dB)
* Zisk zesilovače IF: 163.84 (22.1 dB)
* Zisk demodulátoru: 75.69 (18.8 dB)
* Zisk zesilovače zvuku: 1267.36 (31.0 dB)
* Celkový zisk: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

Jediným důvodem, proč byste mohli použít zesílení napětí, je to, že můžete snadno měřit napětí pomocí osciloskopu, ale je nepraktické měřit napětí, když je radiová frekvence vyšší než 500 MHz.

Protože můžete mít problém s přesností pomocí osciloskopu k měření rádiových frekvencí.

Neříkám, že osciloskop není užitečný, jen jsem řekl, že neměřím vysokofrekvenční napětí pomocí osciloskopu, pokud pro to není konkrétní důvod.

Více než 90% času používám k měření RF signálu spektrální analyzátor.

Toto je předmět jiného příspěvku.

Hodnota zesílení, kterou vidíte v datovém listu, se vždy vztahuje k zesílení výkonu v dB, nikoli ke zvýšení napětí nebo lineární hodnotě.

Tento článek shrneme na jednoduchém příkladu:

Zesilovač se ziskem 15 dB:

Protože 15 dB = 10log (Pout / Pin)
Zisk výkonu v lineární hodnotě je:

Pout / Pin = 10 (15/10) = 31.62
A protože 15 dB = 20log (Vout / Vin)
Zisk napětí v lineární hodnotě je:

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

Doufám, že jste se z tohoto článku něco dozvěděli. Pokud jste již jasně věděli všechno, co jsem zde zmínil, blahopřeji, jste na správné cestě k RF poli.

Pokud jste stále několikrát zmateni po přečtení tohoto článku, pak se nemusíte obávat, nejste sami, jen se zhluboka nadechněte a přečtěte si jej znovu krok za krokem, nebo se vraťte po přečtení dalších článků od tento blog.

Dříve nebo později zvládnete „dB“ bez jakýchkoli potíží.

Níže uvádíme několik obrázků, které považuji za užitečné: