dB (Decibel) és l'escala més important i sovint utilitzada en el camp de la RF, però també és comprensible que sigui difícil i confusa per a algú que s'hi introdueixi.

Malauradament, si no podeu comprendre a fons aquesta escala important, tindreu una dificultat enorme per seguir endavant la vostra expedició de radiofreqüència.

El fet de tractar els números de guany, voltatge i potència que barregen dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, watts, miliwatts, volts, millivolts, etc., requereix sovint convertir de nou enrere entre valors lineals i valors de decibel.

Vaig veure molts joves estudiants de RF que van ignorar la importància de comprendre el dB, finalment es van adonar que necessiten aprendre bé aquest terme senzill si volen anar més enllà en el camp de la RF.

Aquest breu tutorial us ajudarà a aclarir la diferència entre treballar amb decibels i treballar amb valors lineals.

Fonaments bàsics del logaritme
L’ús de decibels implica treballar amb logaritmes, i aquest és el mínim coneixement matemàtic que hauria de tenir.

Per tant, hem de parlar del logaritme abans de parlar de dB.

Comencem amb aquesta senzilla matemàtica que heu après a l'escola mitjana:

Les persones solen equivocar-se en sumar i restar nombres, de manera que és evident l’avantatge dels logaritmes.

Ara revisem aquestes, per una base = 10 taula de registre:

Com que 10 elevats a la potència de 3 és igual a 1,000, el registre base-10 de 1,000 és 3 (log10 (1,000) = 3).

Aquesta és la llei bàsica dels logaritmes:

Si a = 10, simplement podem escriure log (c) = b i log (100) = 2, log (1,000) = 3, etc.

Ara anem més enllà amb un exemple:

Dissenyeu un receptor senzill de la següent manera:

Per raó de fàcil comparació, treballarem primer amb valors lineals i totes les guanys / pèrdues estan relacionades amb el "voltatge".

* Guança d’antena: 5.7
Amplificador de baix soroll (LNA): 7.5
* Guanera del mesclador: 4.6
* Guança / pèrdua del filtre IF: 0.43
*Guança d'amplificador IF: 12.8
* Guança del demodulador: 8.7
* Benefici d’amplificador d’àudio: 35.6

El guany total en valor lineal des de l'antena fins a la sortida de l'amplificador d'àudio de l'última etapa és:

Seria molt difícil recordar aquests números, però, malauradament, heu de manejar molts números al camp de radiofreqüència. Per tant, hem de trobar una manera més fàcil de fer-los front.

Ara agafem una ruta més fàcil amb el mateix receptor. En lloc d’utilitzar valors lineals, els transferim a logaritmes.

* Guany d'antena: 5.7 (registre 5.7 = 0.76)
* Guany de l'amplificador de soroll baix: 7.5 (registre 7.5 = 0.88)
* Guany del mesclador: 4.6 (registre 4.6 = 0.66)
* Guany / pèrdua del filtre IF: 0.43 (registre 0.43 = -0.37)
*Guany d'amplificador IF: 12.8 (registre 12.8 = 1.11)
* Guany del demodulador: 8.7 (registre 8.7 = 0.94)
* Guany d'amplificador d'àudio: 35.6 (registre 35.6 = 1.55)
* Guany total: 335,229.03 (registre 335,229.03 = 5.53)

El guany total, 335,229.03 en valor lineal, és igual a 5.53 si es transfereix al logaritme.

En lloc d'utilitzar multiplicacions, podeu afegir conjuntament els beneficis individuals per obtenir el guany total després d'haver estat transferits a logaritmes primer, amb un valor molt més petit i més curt. No és molt més fàcil calcular i recordar?

L’únic problema que potser no us agrada molt és que us hagueu familiaritzat amb el càlcul del logaritme, però, creieu-me, aviat us donareu força bé amb aquesta potent funció i gaudireu d’utilitzar-la cada dia.

Mai intenteu evitar-ne l’ús si esteu realment seriosos en treballar al camp de la RF.

De fet, ja no fareu servir valors lineals una vegada més treballant al camp de la RF durant 1 o 2 anys.

L'únic que fareu servir és "dB".

Fonaments bàsics dB
Continuem amb aquest útil terme "dB", cosa que fareu servir cada moment quan treballeu en projectes de RF.

Guanyament de tensió en dB:
Cal parlar de guany de tensió i de potència per separat i ajuntar-los per veure si són el mateix.

Comencem primer amb la pujada de tensió:

Un decibe (dB) es defineix com a 20 vegades el logaritme de la base 10 d'una relació entre dos nivells de tensió Vout / Vin (augment de tensió, és a dir).

Per tant, tots els guanys superiors a 1 s’expressen com a decibels positius (> 0) i els guanys inferiors a 1 s’expressen com a decibels negatius (<0).

Anem a buscar el guany de dB per l'exemple del receptor anterior.

*Guany d'antena: 5.7 (20 log 5.7 = 15.1)
* Guany de l'amplificador de soroll baix: 7.5 (20 log 7.5 = 17.5)
* Guany de mesclador: 4.6 (20 log 4.6 = 13.3)
* IF Guany / Pèrdua del filtre: 0.43 (20 log 0.43 = -7.3)
* Guany d'amplificador IF: 12.8 (20 log 12.8 = 22.1)
*Guany del desmodulador: 8.7 (20 log 8.7 = 18.8)
* Guany d'amplificador d'àudio: 35.6 (20 log 35.6 = 31.0)
* Guany total: 3.35229E + 05 (20 log (3.35229E + 05) = 110.5)

Un cop més, podeu afegir conjuntament els beneficis individuals per obtenir el guany total en dB.

Guançament de potència en dB:

Abans de parlar de guany de potència en dB, hem de conèixer la relació entre tensió i potència.

Tots ho sabem, per a una tensió d'ona sinusoïdal V volts aplicada a una càrrega de resistència R ohms,

La majoria dels circuits RF utilitzen 50 ohms com a impedència de font i càrrega, de manera que si la tensió a través de la resistència és de 7.07V (rms), llavors

Per tant, la pujada de potència és proporcional al quadrat de guany de tensió, per exemple, si la pujada de tensió és de 5, el guany de potència seria de 25, etc.

Podem definir el guany de potència en dB a continuació:

Un decibe (dB) es defineix com a 10 vegades el logaritme de la base-10 d'una relació entre dos nivells de potència Pout / Pin (augment de potència, és a dir).

Confundeix amb els valors del dB entre augment de tensió i augment de potència? Les coses es veuran clares si seguiu llegint.

Tornem a tornar a veure l'exemple anterior:

* Guança d’antena: 5.7
Amplificador de baix soroll (LNA): 7.5
* Guanera del mesclador: 4.6
* Guança / pèrdua del filtre IF: 0.43
*Guança d'amplificador IF: 12.8
* Guança del demodulador: 8.7
* Benefici d’amplificador d’àudio: 35.6

Tots els guanys / pèrdues estan relacionats amb el "voltatge". El valor lineal de la tensió de l'antena de nou és de 5.7 (15.1 dB) i el guany de potència seria:

El guany de tensió és exactament el mateix que la de potència en dB.

Per tant, podem reescriure aquest exemple de nou amb totes les guanys / pèrdues lineals transferides a "power":

* Guany d'antena: 32.49 (15.1 dB)
* Amplificador de baix soroll: 56.25 (17.5 dB)
* Guany del mesclador: 21.16 (13.3 dB)
* Guany / pèrdua del filtre IF: 0.18 (-7.3 dB)
* Guany d'amplificador IF: 163.84 (22.1 dB)
* Guany del demodulador: 75.69 (18.8 dB)
* Guany d'amplificador d'àudio: 1267.36 (31.0 dB)
* Guany total: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

Tot i això, l’únic motiu pel qual es pot obtenir un augment de tensió és perquè es pot mesurar fàcilment la tensió mitjançant osciloscopi, però no és pràctic mesurar la tensió quan la freqüència de ràdio sigui superior a 500 MHz.

Perquè pot ser que tingueu problemes de precisió utilitzant osciloscopi per mesurar les freqüències de ràdio.

No dic que l'oscil·loscopi no sigui útil, simplement vaig dir que no mesuro la tensió RF mitjançant osciloscopi si no hi ha un motiu específic per aquesta necessitat.

Més del 90% del temps, faig servir analitzador d'espectre per mesurar el senyal de RF.

Aquest és un tema per a una altra publicació.

Un valor de guany que veieu al full de dades sempre està relacionat amb la pujada de potència en dB, no amb un augment de tensió o amb un valor lineal.

Resumim aquest article amb un exemple senzill:

Un amplificador amb un guany de 15 dB:

Des de 15 dB = 10log (Pout / Pin)
El guany de potència en valor lineal és:

Pout / Pin = 10 (15/10) = 31.62
I des de 15 dB = 20log (Vout / Vin)
El guany de tensió en valor lineal és:

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

Espero que hagueu après alguna cosa d’aquest article. Si ja teníeu clar tot el que he esmentat aquí, enhorabona, esteu pel bon camí al camp de la RF.

Si seguiu confós després de llegir aquest article un parell de vegades, no us preocupeu, no esteu sols, feu una respiració profunda i el llegiu de nou pas a pas o torneu després de llegir més articles de aquest bloc

Tard o d'hora dominaràs el programa "dB" sense cap dificultat.

A continuació, es mostren algunes imatges que crec que us poden ser útils: