Научете за децибела и неговите варианти в контекста на RF проектирането и тестването.
RF инженерството, както всички научни дисциплини и субдисциплини, включва доста специализирана терминология. Една от най-важните думи, които ще ви трябват, когато работите в света на RF, е „dB“ (и някои негови варианти). Ако сте дълбоко вкоренени в RF проект, може да откриете, че думата „dB“ ви става толкова позната, колкото и вашето собствено име.

Както вероятно знаете, dB означава децибел. Това е логаритмична единица, която осигурява удобен начин за препращане към съотношения, като например съотношението между амплитудите на входния сигнал и изходния сигнал.

Няма да покриваме общите подробности за децибелите, защото те вече са достъпни на тази страница от учебника AAC Electric Circuits. Вместо това ще се съсредоточим върху практическите аспекти на децибела в специфичния контекст на RF системите.

Относително, не абсолютно
Лесно е да забравим, че dB е относителна единица. Не можете да кажете: „Изходната мощност е 10 dB.“

Напрежението е абсолютно измерване, защото винаги говорим за потенциална разлика, т.е. за разликата в потенциала между две точки; обикновено имаме предвид потенциала на един възел по отношение на заземен възел 0 V. Токът също е абсолютно измерване, тъй като единицата (ампери) включва определено количество заряд по отношение на определен период от време. За разлика, dB е единица, която включва логаритъм на съотношение между две числа. Ясен пример е усилването на усилвателя: Ако мощността на входния сигнал е 1 W и силата на изходния сигнал е 5 W, имаме съотношение 5:

По този начин този усилвател осигурява 7 dB усилване на мощността - т.е. съотношението между силата на изходния сигнал и силата на входния сигнал може да бъде изразено като 7 dB.

Защо dB?
Със сигурност би било възможно да се проектират и тестват RF системи без използване на dB, но на практика dB's са навсякъде. Едно предимство е, че dB скалата ни позволява да изразяваме много големи съотношения, без да използваме много големи числа: усилването на мощността на 1,000,000 е само 60 dB. Също така, общият коефициент на усилване или загуба на сигнална верига лесно се изчислява в dB домейна, защото отделните dB цифри просто се добавят (като има предвид, че е необходимо умножение, ако работихме с обикновени съотношения).

Друго предимство е нещо, с което сме запознати от нашия опит с филтри. RF системите се въртят около честотите и различните начини, по които честотите се генерират, контролират или влияят от компоненти и паразитни елементи на веригата. DB скалата е удобна в контекст като този, тъй като диаграмите за честотна характеристика са интуитивни и визуално информативни, когато честотната ос използва логаритмична скала, а оста на амплитудата използва dB скала.

График на Bode, показващ магнитудния спектър на различни филтри за честотна лента. С любезното съдействие на AnalogDialogue.

Когато dB е абсолютен
Установихме, че dB е съотношение и по този начин не може да се опише абсолютната мощност или амплитуда на сигнала. Въпреки това, би било неудобно непрекъснато да превключвате напред и назад между dB и не-dB стойности и може би това е причината RF инженерите да разработят dBm устройството.

Можем да избегнем проблема „само съотношения“, като просто създадем нова единица, която винаги включва референтна стойност. В случай на dBm, референтната стойност е 1 mW. По този начин, ако имаме mN сигнал 5 и искаме да останем в сферата на dB, можем да опишем този сигнал като притежаващ мощност от 7 dBm:

Определено искате да се запознаете с концепцията за dBm. Това е стандартна единица, използвана при разработването на реално работещи RF системи и е много удобно, когато например изчислявате бюджет на връзката, тъй като печалбите и загубите, изразени в dB, могат просто да бъдат добавени или извадени от изходната мощност, изразена в стока.

Има и dBW единица; това използва 1 W за референтната стойност вместо 1 mW. В наши дни повечето радиочестотни инженери работят със системи със сравнително ниска мощност и това вероятно обяснява защо dBm е по-често срещан.

Повече dB варианти
Две други базирани на dB единици са dBc и dBi.

Вместо фиксирана стойност като 1 mW, dBc използва силата на носещия сигнал като еталон. Например, фазовият шум (обсъден на страница 2 на тази глава) се отчита в единици dBc / Hz; първата част на това устройство показва, че фазовата мощност на шума при определена честота се измерва по отношение на мощността на носача (в този случай „носител“ се отнася до силата на сигнала при номиналната честота).

Идеализирана антена с точков източник получава определено количество енергия от предавателната верига и я излъчва еднакво във всички посоки. Счита се, че тези „изотропни“ антени имат нулево усилване и нулева загуба.

Други антени обаче могат да бъдат проектирани да концентрират излъчваната енергия в определени посоки и в този смисъл антената може да има „усилване“. Антената всъщност не добавя мощност към сигнала, но ефективно увеличава предаваната мощност чрез концентриране на електромагнитното излъчване според ориентацията на комуникационната система (очевидно това е по-практично, когато дизайнерът на антената знае пространствената връзка между предавателя и приемника).

DBi устройството позволява на производителите на антени да определят цифра на печалба, която използва все по-популярната dB скала. Както винаги, се нуждаем от съотношение, когато работим с dB, а в случай на dBi, усилването на антената се дава с позоваване на усилването на изотропната антена.

Някои антени (като тези, придружени от параболична чиния) имат значителни печалби и по този начин те могат да дадат нетривиален принос за обхвата или работата на RF система.

Oбобщение
DB скалата е метод за изразяване на съотношения между две величини. Той е удобен и широко използван в контекста на RF проектиране и тестване.
Въпреки че dB цифрите са по своята същност относителни, абсолютните величини могат да бъдат изразени чрез dB скала, като се използват единици, които включват стандартизирана референтна стойност.
Най-често срещаната абсолютна dB единица е dBm; той предава dB мощността на сигнал по отношение на 1 mW.
DBc единицата изразява мощност по отношение на силата на свързан сигнал.
DBi единицата изразява усилването на антената спрямо отговора на идеализирана антена с точков източник.

Ако искате да изградите радиостанция, усилете вашия FM радиопредавател или се нуждаете от друг FM оборудване, моля не се колебайте да се свържете с нас: [имейл защитен].

Предишна:Какво се използва за представяне на печалба?

Следващия:Знаете ли абсолютните dB скали

Остави съобщение

Списък на ЛС

Коментари Loading ...