dB (Decibel) е най-важната и често използвана скала в RF полето, но също така е разбираемо трудно и объркващо за някой, който просто се запознава с нея.

За съжаление, ако не можете да разберете напълно тази важна скала, тогава ще имате огромни затруднения, за да продължите вашата RF експедиция.

Работата с числа за усилване, напрежение и мощност, които смесват dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, ватове, миливата, волта, миливолта и т.н., често изисква преобразуване назад и напред между линейни стойности и децибелови стойности.

Видях много млади сътрудници от РФ, които пренебрегнаха значението на разбирането на dB, в крайна сметка разбраха, че трябва да научат добре този прост термин, ако искат да отидат по-далеч в областта на РФ.

Този кратък урок ще ви помогне да изясните разликата между работа с децибели и работа с линейни стойности.

Основи на логаритъм
Използването на децибели включва работа с логаритми и това е съвсем минималното знание по математика, което трябва да имате.

Затова трябва да обсъдим логаритъм, преди да говорим за dB.

Да започнем с тази проста математика, която сте научили в средното училище:

Хората са склонни да правят по-малко грешки при добавяне и изваждане на числа, така че предимството на логаритмите е очевидно.

Сега нека да ги прегледаме, на база = 10 лог таблица:

Тъй като 10, повдигнати до степен 3, е равно на 1,000, дневникът на база 10 от 1,000 е 3 (log10 (1,000) = 3).

Това е основният закон на логаритмите:

Ако a = 10, тогава можем просто да напишем log (c) = b и log (100) = 2, log (1,000) = 3 и т.н.

Сега да продължим с пример:

Вие проектирате обикновен приемник, както следва:

Поради лесното сравнение първо ще работим с линейни стойности и всички печалби / загуби са свързани с „напрежение“.

* Повишаване на антената: 5.7
* Коефициент на усилване с нисък шум (LNA): 7.5
* Добив на миксера: 4.6
* АКО печалба / загуба на филтър: 0.43
*АКО усилване на усилвателя: 12.8
* Усилване на демодулатора: 8.7
* Усилване на аудио усилвателя: 35.6

Общият коефициент на усилване в линейна стойност от антената до изхода на последния етап на аудио усилвател е:

Би било много трудно да запомните тези числа, но, за съжаление, трябва да боравите с много числа в полето RF. Затова трябва да намерим по-лесен начин да се справим с тях.

Сега нека да направим по-лесен маршрут, използвайки същия приемник. Вместо да използваме линейни стойности, ги прехвърляме към логаритми.

* Усилване на антената: 5.7 (log 5.7 = 0.76)
* Усилвател с ниско ниво на шум: 7.5 (log 7.5 = 0.88)
* Усилване на миксера: 4.6 (log 4.6 = 0.66)
* IF филтър печалба / загуба: 0.43 (log 0.43 = -0.37)
*Усилвател на IF усилване: 12.8 (log 12.8 = 1.11)
* Демодулаторно усилване: 8.7 (log 8.7 = 0.94)
* Усилване на аудио усилвателя: 35.6 (дневник 35.6 = 1.55)
* Обща печалба: 335,229.03 335,229.03 (log 5.53 XNUMX = XNUMX)

Общата печалба, 335,229.03 в линейна стойност, е равна на 5.53, ако се прехвърли на логаритъм.

Вместо да използвате умножения, можете да съберете тези индивидуални печалби, за да получите общата печалба, след като първо сте се прехвърлили на логаритми, с много по-малка и по-кратка стойност. Не е ли много по-лесно да се изчисли и запомни?

Единственият проблем, който може да не ви хареса много е, че трябва да се запознаете с изчислението на логаритъм, но повярвайте ми, скоро ще бъдете доста добри с тази мощна функция и ще се радвате да я използвате всеки ден.

Никога не се опитвайте да избягвате използването му, ако наистина сериозно работите в областта на радиочестотата.

В интерес на истината няма да използвате линейни стойности, които са много повече, след като работите в RF полето за 1 или 2 години.

Единственото нещо, което ще използвате е 'dB'.

dB Основи
Нека да продължим с този полезен термин 'dB', нещо, което ще използвате всеки момент, когато работите върху RF проекти.

Увеличение на напрежението в dB:
Трябва да говорим за усилването на напрежението и усилването на мощността отделно и да ги съберем, за да видим дали са едно и също нещо.

Нека първо започнем с усилването на напрежението:

Децибел (dB) се дефинира като 20 пъти по-голям логаритъм от база-10 на съотношение между две нива на напрежение Vout / Vin (усилване на напрежението, с други думи).

Следователно всички печалби, по-големи от 1, се изразяват като положителни децибели (> 0), а печалбите, по-малки от 1, се изразяват като отрицателни децибели (<0).

Нека да намерим печалбата в dB за предишния пример на приемника.

*Усилване на антената: 5.7 (20log 5.7 = 15.1)
* Усилвател с ниско ниво на шум: 7.5 (20log 7.5 = 17.5)
* Усилване на миксера: 4.6 (20log 4.6 = 13.3)
* IF печалба / загуба на филтъра: 0.43 (20log 0.43 = -7.3)
* IF усилвател усилване: 12.8 (20log 12.8 = 22.1)
*Демодулаторно усилване: 8.7 (20log 8.7 = 18.8)
* Усилвател на аудио усилвателя: 35.6 (20log 35.6 = 31.0)
* Общо усилване: 3.35229E + 05 (20лог (3.35229E + 05) = 110.5)

Отново можете да съберете тези индивидуални печалби, за да получите общата печалба в dB.

Повишаване на мощността в dB:

Преди да говорим за усилване на мощността в dB, трябва да знаем връзката между напрежението и мощността.

Всички знаем, че за синусоида V волта, приложен към резисторен товар R ома,

Повечето радиочестотни вериги използват 50 ома като източник и импеданс на натоварване, така че ако напрежението през резистора е 7.07V (rms), тогава

Следователно печалбата на мощност е пропорционална на квадрата на усилването на напрежението, например, ако усилването на напрежението е 5, тогава печалбата на мощността ще бъде 25 и т.н.

Можем да определим печалбата на мощността в dB по-долу:

Децибел (dB) се дефинира като 10 пъти по-голям логаритъм от база-10 на съотношение между две нива на мощност Pout / Pin (усилване на мощността, с други думи).

Объркан с dB стойностите между усилването на напрежението и усилването на мощността? Нещата ще се изяснят, ако прочетете нататък.

Да се върнем, за да видим отново предишния пример:

* Повишаване на антената: 5.7
* Коефициент на усилване с нисък шум (LNA): 7.5
* Добив на миксера: 4.6
* АКО печалба / загуба на филтър: 0.43
*АКО усилване на усилвателя: 12.8
* Усилване на демодулатора: 8.7
* Усилване на аудио усилвателя: 35.6

Всички печалби / загуби са свързани с „напрежение“. Линейната стойност на напрежението на антената отново е 5.7 (15.1 dB) и печалбата на мощността ще бъде:

!! Повишеното напрежение е точно същото като печалбата на мощност в dB.

Така че можем да пренапишем този пример отново, като всички линейни печалби / загуби се прехвърлят на „мощност“:

* Усилване на антената: 32.49 (15.1 dB)
* Усилвател с ниско ниво на шум: 56.25 (17.5 dB)
* Усилване на миксера: 21.16 (13.3 dB)
* IF усилване / загуба на филтъра: 0.18 (-7.3 dB)
* Усилвател на IF усилвател: 163.84 (22.1 dB)
* Демодулаторно усилване: 75.69 (18.8 dB)
* Усилвател на аудио усилвателя: 1267.36 (31.0 dB)
* Общо усилване: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

Единствената причина, поради която можете да използвате усилването на напрежението, е, че можете лесно да измервате напрежението с помощта на осцилоскоп, но е непрактично да измервате напрежението, когато радиочестотата е по-висока от 500 MHz.

Защото може да имате проблем с точността, като използвате осцилоскоп за измерване на радиочестотите.

Не казвам, че осцилоскопът не е полезен, просто казах, че не измервам радиочестотното напрежение с помощта на осцилоскоп, ако няма конкретна причина за тази нужда.

Над 90% от времето използвам спектрален анализатор за измерване на RF сигнал.

Това е тема за друга публикация.

Стойността на усилването, която виждате в листа с данни, винаги е свързана с печалбата на мощност в dB, а не с усилването на напрежението или с линейна стойност.

Ще обобщим тази статия с прост пример:

Усилвател с усилване 15 dB:

Тъй като 15 dB = 10log (Pout / Pin)
Повишената мощност в линейна стойност е:

Pout / Pin = 10 (15/10) = 31.62
И тъй като 15 dB = 20log (Vout / Vin)
Повишението на напрежението в линейна стойност е:

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

Надявам се, че сте научили нещо от тази статия. Ако вече знаехте ясно всичко, което споменах тук, тогава, поздравления, вие сте на прав път към полето на RF.

Ако все още сте объркани след като прочетете тази статия няколко пъти, тогава не се притеснявайте, не сте сами, просто поемете дълбоко въздух и го прочетете стъпка по стъпка отново или се върнете, след като прочетете още статии от този блог.

Рано или късно ще усвоите 'dB' без никакви затруднения.

По-долу са няколко изображения, които мисля, че ще ги намерите полезни: