dB (דציבל) הוא הסולם החשוב ביותר והמשמש לעיתים קרובות בתחום ה- RF, אך זה גם מובן קשה ומבלבל עבור מישהו שרק הכיר אותו.

למרבה הצער, אם אינך יכול להבין ביסודיות את הסולם החשוב הזה, יהיה לך קושי אדיר להעביר את משלחת ה- RF שלך.

התמודדות עם מספרים על רווח, מתח וכוח שמשלבים dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, וואט, מיליוואט, וולט, מיליוולט וכו ', מחייבת לעתים קרובות המרה קדימה ואחורה בין ערכים ליניאריים לערכי דציבלים.

ראיתי הרבה עמיתים צעירים בתחום ה- RF שהתעלמו מחשיבות הבנת ה- DB, בסופו של דבר הבינו שהם צריכים ללמוד טוב את המונח הפשוט הזה אם הם רוצים להמשיך רחוק יותר בתחום ה- RF.

מדריך קצר זה יעזור לכם להבהיר את ההבדל בין עבודה עם דציבלים לעבודה עם ערכים ליניאריים.

יסודות לוגריתם
שימוש בדציבלים כרוך בעבודה עם לוגריתמים, וזה הידע המינימלי ביותר במתמטיקה שעליך להיות.

אז עלינו לדון בלוגריתם לפני שמדברים על dB.

נתחיל במתמטיקה הפשוטה הזו שלמדת בחטיבת הביניים:

אנשים נוטים לעשות פחות טעויות בעת הוספת וחיסור מספרים, ולכן היתרון של הלוגריתמים ניכר.

עכשיו בואו נסקור את אלה, לפי בסיס = 10 יומן טבלה:

מכיוון ש -10 מורם לעוצמה 3 שווה ל -1,000, יומן הבסיס 10 של 1,000 הוא 3 (log10 (1,000) = 3).

זהו החוק הבסיסי של הלוגריתמים:

אם a = 10, אנו יכולים פשוט לכתוב log (c) = b, ו- log (100) = 2, log (1,000) = 3, וכן הלאה.

כעת נלך עם דוגמה נוספת:

אתה מעצב מקלט פשוט באופן הבא:

מסיבה של השוואה קלה, נעבוד קודם עם ערכים לינאריים, וכל הרווחים / הפסדים קשורים ל'מתח '.

* רווח אנטנה: 5.7
* מגבר רעש נמוך (LNA): 7.5
* מיקסר הרווח: 4.6
* אם הרווח / הפסד של המסנן: 0.43
*רווח מגבר IF: 12.8
* רווח מפענח: 8.7
* רווח מגבר שמע: 35.6

הרווח הכולל בערך הליניארי מאנטנה לפלט מגבר השמע האחרון הוא:

יהיה קשה מאוד לזכור את המספרים האלה, אך למרבה הצער, אתה צריך להתמודד עם מספרים רבים בתחום ה- RF. לכן עלינו למצוא דרך קלה יותר להתמודד איתם.

עכשיו בואו נלך בדרך קלה יותר באמצעות אותו מקלט. במקום להשתמש בערכים לינאריים, אנו מעבירים אותם ללוגריתמים.

* רווח אנטנה: 5.7 (יומן 5.7 = 0.76)
* עלייה במגבר רעש נמוך: 7.5 (יומן 7.5 = 0.88)
* רווח מיקסר: 4.6 (יומן 4.6 = 0.66)
* רווח / הפסד של מסנן אם: 0.43 (יומן 0.43 = -0.37)
*רווח מגבר IF: 12.8 (יומן 12.8 = 1.11)
* עלייה במפץ: 8.7 (יומן 8.7 = 0.94)
* מגבר שמע רווח: 35.6 (יומן 35.6 = 1.55)
* רווח כולל: 335,229.03 (יומן 335,229.03 = 5.53)

הרווח הכולל, 335,229.03 בערך ליניארי, שווה ל -5.53 אם מועבר ללוגריתם.

במקום להשתמש בכפל, תוכלו להוסיף יחד את אותם הרווחים האישיים כדי לקבל את הרווח הכולל, לאחר שהועברו תחילה ללוגריתמים, עם ערך קטן בהרבה וקצר יותר. זה לא הרבה יותר קל לחשב ולזכור?

הנושא היחיד שייתכן שלא תאהב הרבה הוא שאתה צריך להכיר את חישוב הלוגריתם, אבל תאמין לי שבקרוב תהיה די טוב עם הפונקציה החזקה הזו ותיהנה להשתמש בה כל יום.

לעולם אל תנסה להימנע משימוש בזה אם אתה באמת רציני בעבודה בתחום ה- RF.

למען האמת, לא תשתמש בערכים ליניאריים הרבה יותר ברגע שתעבוד בתחום ה- RF במשך שנה או שנתיים.

הדבר היחיד בו תשתמש הוא 'dB'.

יסודות dB
נמשיך למונח שימושי זה 'dB', משהו שתשתמש בו בכל רגע ברגע שאתה עובד על פרויקטים של RF.

רווח מתח ב- dB:
עלינו לדבר בנפרד על רווח מתח ומתח, ולהרכיב אותם כדי לראות אם הם אותו דבר.

נתחיל קודם עם עלייה במתח:

דציבלים (dB) מוגדרים פי 20 מהלוגריתם של בסיס 10 של היחס בין שתי רמות מתח Vout / Vin (רווח מתח, במילים אחרות).

לכן כל הרווחים הגדולים מ -1 מתבטאים כדציבלים חיוביים (> 0), והרווחים של פחות מ -1 מתבטאים כדציבלים שליליים (<0).

בואו נמצא את הרווח ב- dB עבור דוגמת המקלט הקודמת.

*רווח אנטנה: 5.7 (20log 5.7 = 15.1)
* עלייה במגבר רעש נמוך: 7.5 (20log 7.5 = 17.5)
* רווח מיקסר: 4.6 (20log 4.6 = 13.3)
* רווח / הפסד מסנן אם: 0.43 (20log 0.43 = -7.3)
* רווח מגבר IF: 12.8 (20log 12.8 = 22.1)
*עלייה במפץ: 8.7 (20log 8.7 = 18.8)
* מגבר שמע רווח: 35.6 (20log 35.6 = 31.0)
* רווח כולל: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

שוב, אתה יכול להוסיף את הרווחים האישיים האלה כדי להשיג את הרווח הכולל ב- dB.

רווח כוח ב- dB:

לפני שמדברים על עלייה בהספק ב- dB עלינו לדעת את הקשר בין מתח לכוח.

כולנו יודעים, עבור גל סינוס V וולט המופעל על עומס נגדי R אוהם,

מרבית מעגלי ה- RF משתמשים ב 50 אוהם כמעכבת מקור ועומס, כך שאם המתח על הנגד הוא 7.07V (rms), אז

לכן רווח הכוח פרופורציונלי לכיכר רווח המתח, למשל אם רווח המתח הוא 5 אז רווח הכוח יהיה 25 וכן הלאה.

נוכל להגדיר את רווח הכוח ב- dB להלן:

דציבלים (dB) מוגדרים פי 10 מהלוגריתם של בסיס 10 ביחס בין שתי רמות כוח Pout / Pin (רווח כוח, במילים אחרות).

מבולבלים בערכי dB בין רווח מתח לרווח הספק? הדברים יתבררו אם תקראו הלאה.

בוא נחזור לראות את הדוגמא הקודמת שוב:

* רווח אנטנה: 5.7
* מגבר רעש נמוך (LNA): 7.5
* מיקסר הרווח: 4.6
* אם הרווח / הפסד של המסנן: 0.43
*רווח מגבר IF: 12.8
* רווח מפענח: 8.7
* רווח מגבר שמע: 35.6

כל הרווחים / ההפסדים קשורים ל"מתח ". הערך הליניארי של מתח האנטנה שוב הוא 5.7 (15.1 dB) ורווח הכוח יהיה:

רווח מתח זהה לחלוטין לרווח הספק ב- dB.

כך שנוכל לכתוב מחדש את הדוגמא הזו עם כל הרווחים / ההפסדים הקווים המועברים ל"כוח ":

* עלייה באנטנה: 32.49 (15.1 dB)
* עלייה במגבר רעש נמוך: 56.25 (17.5 dB)
* עלייה במיקסר: 21.16 (13.3 dB)
* מסנן רווח / הפסד: 0.18 (-7.3 dB)
* רווח מגבר IF: 163.84 (22.1 dB)
* עלייה במפץ: 75.69 (18.8 dB)
* מגבר שמע רווח: 1267.36 (31.0 dB)
* רווח כולל: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

עם זאת, הסיבה היחידה לכך שאפשר להשתמש ברווח מתח היא מכיוון שאתה יכול למדוד מתח בקלות באמצעות אוסצילוסקופ, אך אין זה מעשי למדוד מתח כאשר תדר הרדיו גבוה מ- 500 מגהרץ.

מכיוון שאתה עשוי להיתקל בבעיית דיוק באמצעות אוסצילוסקופ למדידת תדרי רדיו.

אני לא אומר שאוסילוסקופ אינו מועיל, רק אמרתי שאני לא מודד מתח RF באמצעות אוסצילוסקופ אם אין סיבה ספציפית לצורך זה.

מעל 90% מהזמן אני משתמש במנתח ספקטרום למדידת אות RF.

זה נושא לפוסט אחר.

ערך רווח שאתה רואה בגליון הנתונים תמיד קשור לרווח הספק ב- dB, ולא לרווח מתח או לערך ליניארי.

נסכם מאמר זה באמצעות דוגמא פשוטה:

מגבר בעל רווח של 15 dB:

מאז 15 dB = 10log (Pout / Pin)
רווח הכוח בערך ליניארי הוא:

זרבובית / סיכה = 10 (15/10) = 31.62
ומאז 15 dB = 20log (Vout / Vin)
רווח המתח בערך ליניארי הוא:

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

אני מקווה שלמדת משהו מהמאמר הזה. אם כבר ידעת בבהירות את כל מה שציינתי כאן, אז מזל טוב, אתה בדרך הנכונה לשדה ה- RF.

אם אתם עדיין מבולבלים לאחר קריאת מאמר זה מספר פעמים, אז אל תדאגו, אתם לא לבד, פשוט קחו נשימה עמוקה וקראו אותו שלב אחר שלב, או חזרו אחרי שקראו מאמרים נוספים מאת הבלוג הזה.

במוקדם או במאוחר תוכלו לשלוט ב- 'dB' ללא שום קושי.

להלן כמה תמונות שלדעתי תמצא בהן מועילות: