dB (Decibel) er den viktigste og ofte brukte skalaen i RF-feltet, men det er også forståelig vanskelig og forvirrende for noen som nettopp blir introdusert for det.

Dessverre, hvis du ikke kan forstå denne viktige skalaen grundig, vil du ha enorme vanskeligheter med å få RF-ekspedisjonen din videre.

Håndtering av tall for forsterkning, spenning og kraft som blander dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, watt, milliwatt, volt, millivolt, etc., krever ofte konvertering frem og tilbake mellom lineære verdier og desibelverdier.

Jeg så mange unge RF-stipendiater som ignorerte viktigheten av å forstå dB, til slutt skjønte at de trenger å lære dette enkle uttrykket godt hvis de vil gå videre i RF-feltet.

Denne korte opplæringen vil hjelpe deg med å avklare forskjellen mellom å jobbe med desibel og å jobbe med lineære verdier.

Grunnleggende om logaritme
Å bruke desibel innebærer å jobbe med logaritmer, og dette er den minste matematikkunnskapen du bør ha.

Så vi må diskutere logaritme før vi snakker om dB.

La oss starte med denne enkle matematikken du har lært på ungdomsskolen:

Folk har en tendens til å gjøre færre feil når de legger til og trekker fra tall, så fordelen med logaritmer er åpenbar.

La oss nå gjennomgå disse, per en base = 10 loggbord:

Siden 10 hevet til kraften 3 er lik 1,000, er base-10-loggen på 1,000 3 (log10 (1,000) = 3).

Dette er den grunnleggende loven om logaritmer:

Hvis a = 10, kan vi ganske enkelt skrive log (c) = b, og log (100) = 2, log (1,000) = 3, og så videre.

La oss nå gå videre med et eksempel:

Du designer en enkel mottaker på følgende måte:

For enkel sammenligning vil vi først arbeide med lineære verdier, og alle gevinster / tap er relatert til 'spenning'.

* Antenne gevinst: 5.7
* LNA-forsterkningsgevinst (LNA): 7.5
* Mixer Gain: 4.6
* IF Filter Gevinst / Tap: 0.43
*Gevinst for IF-forsterker: 12.8
* Demodulatorgevinst: 8.7
* Forsterkning av lydforsterker: 35.6

Den totale gevinsten i lineær verdi fra antenne til siste trinn lydforsterkerutgang er:

Det ville være veldig vanskelig å huske disse tallene, men dessverre må du håndtere mange tall i RF-feltet. Så vi må finne en enklere måte å takle dem på.

La oss nå ta en enklere rute ved å bruke samme mottaker. I stedet for å bruke lineære verdier, overfører vi dem til logaritmer.

* Antenneforsterkning: 5.7 (logg 5.7 = 0.76)
* Forsterker med lav støyforsterkning: 7.5 (log 7.5 = 0.88)
* Mixer gevinst: 4.6 (log 4.6 = 0.66)
* HVIS filter gevinst / tap: 0.43 (log 0.43 = -0.37)
*IF-forsterkergevinst: 12.8 (log 12.8 = 1.11)
* Demodulator gevinst: 8.7 (log 8.7 = 0.94)
* Lydforsterkerforsterkning: 35.6 (logg 35.6 = 1.55)
* Total gevinst: 335,229.03 (log 335,229.03 = 5.53)

Den totale gevinsten, 335,229.03 5.53 i lineær verdi, tilsvarer XNUMX hvis overført til logaritme.

I stedet for å bruke multiplikasjoner, kan du legge sammen de individuelle gevinstene for å få den totale gevinsten, etter å ha blitt overført til logaritmer først, med en mye mindre og kortere verdi. Er det ikke så mye lettere å beregne og huske?

Det eneste problemet du kanskje ikke liker, er at du trenger å bli kjent med logaritmeberegning, men tro meg, du vil snart være ganske god med denne kraftige funksjonen og glede deg over å bruke den hver dag.

Forsøk aldri å unngå å bruke det hvis du virkelig ser alvorlig med å jobbe i RF-feltet.

Faktisk bruker du ikke lineære verdier så mye mer når du jobber i RF-feltet i 1 eller 2 år.

Det eneste du vil bruke er 'dB'.

dB Grunnleggende
La oss fortsette til dette nyttige uttrykket 'dB', noe du vil bruke hvert øyeblikk når du jobber med RF-prosjekter.

Spenningsgevinst i dB:
Vi må snakke om spenningsforsterkning og strømforsterkning hver for seg og sette dem sammen for å se om de er de samme tingene.

La oss starte med spenningsforsterkning først:

En desibel (dB) er definert som 20 ganger base-10-logaritmen med et forhold mellom to spenningsnivåer Vout / Vin (spenningsforsterkning, med andre ord).

Alle gevinster større enn 1 blir derfor uttrykt som positive desibel (> 0), og gevinster på mindre enn 1 uttrykkes som negative desibel (<0).

La oss finne gevinsten i dB for forrige mottakereksempel.

*Antenneforsterkning: 5.7 (20log 5.7 = 15.1)
* Forsterker med lav støyforsterkning: 7.5 (20log 7.5 = 17.5)
* Mixer gevinst: 4.6 (20log 4.6 = 13.3)
* HVIS filter gevinst / tap: 0.43 (20log 0.43 = -7.3)
* HVIS forsterker gevinst: 12.8 (20log 12.8 = 22.1)
*Demodulator gevinst: 8.7 (20log 8.7 = 18.8)
* Lydforsterkerforsterkning: 35.6 (20log 35.6 = 31.0)
* Total gevinst: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

Igjen, kan du legge sammen disse individuelle gevinstene for å få den totale gevinsten i dB.

Effektforsterkning i dB:

Før vi snakker om effektøkning i dB, må vi kjenne til forholdet mellom spenning og strøm.

For alle sine sinusbølger V volt påført en motstandsbelastning R ohm,

De fleste RF-kretser bruker 50 ohm som kilde og belastningsimpedans, så hvis spenningen over motstanden er 7.07 V (rms), så

Derfor er effektforsterkningen proporsjonal med kvadratet med spenningsforsterkning, f.eks. Hvis spenningsforsterkningen er 5, ville effektforsterkningen være 25 og så videre.

Vi kan definere effektforsterkningen i dB nedenfor:

En desibel (dB) er definert som 10 ganger base-10-logaritmen i et forhold mellom to effektnivåer Pout / Pin (power gain, med andre ord).

Forvirret med dB-verdiene mellom spenningsforsterkning og effektforsterkning? Ting vil komme klart hvis du leser videre.

La oss gå tilbake for å se det forrige eksemplet igjen:

* Antenne gevinst: 5.7
* LNA-forsterkningsgevinst (LNA): 7.5
* Mixer Gain: 4.6
* IF Filter Gevinst / Tap: 0.43
*Gevinst for IF-forsterker: 12.8
* Demodulatorgevinst: 8.7
* Forsterkning av lydforsterker: 35.6

Alle gevinster / tap er relatert til 'spenning'. Den lineære verdien av antennespenningen er igjen 5.7 (15.1 dB) og effektforsterkningen ville være:

!! Spenningsforsterkning er nøyaktig den samme som effektforsterkning i dB.

Så vi kan skrive dette eksemplet på nytt med alle lineære gevinster / tap som overføres til 'makt':

* Antenneforsterkning: 32.49 (15.1 dB)
* Forsterker med lav støy: 56.25 (17.5 dB)
* Blandervinst: 21.16 (13.3 dB)
* HVIS filterforsterkning / tap: 0.18 (-7.3 dB)
* IF-forsterkerforsterkning: 163.84 (22.1 dB)
* Demodulator gevinst: 75.69 (18.8 dB)
* Lydforsterkerforsterkning: 1267.36 (31.0 dB)
* Total gevinst: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

Den eneste grunnen til at du kanskje bruker spenningsforsterkning, er fordi du enkelt kan måle spenning ved hjelp av oscilloskop, men det er upraktisk å måle spenning når radiofrekvensen er høyere enn 500 MHz.

Fordi du kan ha nøyaktighetsproblemer ved å bruke oscilloskop for å måle radiofrekvenser.

Jeg sier ikke at oscilloskop ikke er nyttig, jeg sa bare at jeg ikke måler RF-spenning ved hjelp av oscilloskop hvis det ikke er en spesifikk grunn til dette behovet.

Over 90% av tiden bruker jeg spektrumanalysator for å måle RF-signal.

Dette er et emne for et annet innlegg.

En forsterkningsverdi du ser i databladet er alltid relatert til effektforsterkning i dB, ikke en spenningsforsterkning eller lineær verdi.

Vi vil oppsummere denne artikkelen med et enkelt eksempel:

En forsterker med en forsterkning på 15 dB:

Siden 15 dB = 10log (tapp / pin)
Kraftgevinsten i lineær verdi er:

Pout / Pin = 10 (15/10) = 31.62
Og siden 15 dB = 20log (Vout / Vin)
Spenningsforsterkningen i lineær verdi er:

Vut / Vin = 10 (15/20) = 5.62
Og, 5.622 = 31.62

Jeg håper du har lært noe av denne artikkelen. Hvis du allerede visste klart alt jeg har nevnt her, er du, på gratulasjon, på rett vei til RF-feltet.

Hvis du fremdeles er forvirret etter å ha lest denne artikkelen et par ganger, så ikke vær bekymret, du er ikke alene, bare ta et dypt pust og les den trinnvis igjen, eller kom tilbake etter å ha lest flere artikler fra denne bloggen.

Før eller senere behersker du 'dB' uten problemer.

Nedenfor er noen få bilder som jeg tror du vil finne dem nyttige: