Lær om decibel og dens varianter i forbindelse med RF-design og test.
RF-teknik involverer som alle videnskabelige discipliner og underdiscipliner en hel del specialiseret terminologi. Et af de vigtigste ord, som du får brug for, når du arbejder i RF-verdenen, er "dB" (og nogle varianter deraf). Hvis du bliver dybt forankret i et RF-projekt, kan du opleve, at ordet “dB” bliver lige så velkendt som dit eget navn.

Som du sandsynligvis ved, står dB for decibel. Det er en logaritmisk enhed, der giver en praktisk måde at henvise til forhold, såsom forholdet mellem amplituden af et indgangssignal og et udgangssignal.

Vi dækker ikke de generiske detaljer om decibel, fordi de allerede er tilgængelige på denne side i AAC Electric Circuits-lærebogen. I stedet vil vi fokusere på praktiske aspekter af decibel i den specifikke kontekst af RF-systemer.

Relativ, ikke absolut
Det er let at glemme, at dB er en relativ enhed. Du kan ikke sige, "Udgangseffekten er 10 dB."

Spænding er en absolut måling, fordi vi altid taler om en potentialeforskel, dvs. forskellen i potentialet mellem to punkter; normalt henviser vi til potentialet i en knude med hensyn til en 0 V jordknudepunkt. Strøm er også en absolut måling, fordi enheden (ampere) involverer en bestemt mængde af ladning med hensyn til en bestemt tidsmængde. I modsætning hertil er dB en enhed, der involverer logaritmen i et forhold mellem to tal. Et ligetil eksempel er forstærkerforstærkning: Hvis indgangssignalets effekt er 1 W og udgangssignalets effekt er 5 W, har vi et forhold på 5:

Denne forstærker tilvejebringer således 7 dB af effektforøgelse - dvs. forholdet mellem udgangssignalstyrken og indgangssignalstyrken kan udtrykkes som 7 dB.

Hvorfor dB?
Det ville helt sikkert være muligt at designe og teste RF-systemer uden brug af dB, men i praksis er dB'er overalt. En fordel er, at dB-skalaen giver os mulighed for at udtrykke meget store forhold uden at bruge meget store tal: En effektforstærkning på 1,000,000 er kun 60 dB. Desuden beregnes den samlede gevinst eller tab af en signalkæde let i dB-domænet, fordi de individuelle dB-tal ganske enkelt tilføjes (hvorimod multiplikation ville være påkrævet, hvis vi arbejdede med almindelige forhold).

En anden fordel er noget, vi er bekendt med fra vores erfaring med filtre. RF-systemer drejer sig om frekvenser og de forskellige måder, hvorpå frekvenser genereres, styres eller påvirkes af komponenter og parasitiske kredsløbselementer. DB-skalaen er praktisk i en sammenhæng som denne, fordi frekvensresponsplaner er intuitive og visuelt informative, når frekvensaksen bruger en logaritmisk skala, og amplitudeaksen bruger en dB-skala.

Et Bode-plot, der viser størrelsesresponset for forskellige båndpasfilter. Billede med tilladelse fra AnalogDialogue.

Når dB er absolut
Vi har konstateret, at dB er et forhold og dermed ikke kan beskrive signalets absolutte effekt eller amplitude. Det ville dog være akavet at konstant skifte frem og tilbage mellem dB- og ikke-dB-værdier, og måske er det derfor, RF-ingeniører udviklede dBm-enheden.

Vi kan undgå “kun forhold” -problemet ved blot at oprette en ny enhed, der altid indeholder en referenceværdi. For dBm er referenceværdien 1 mW. Så hvis vi har et 5 mW signal og vi ønsker at forblive inden for dBs område, kan vi beskrive dette signal som at have en effekt på 7 dBm:

Du vil bestemt kende dig med begrebet dBm. Dette er en standardenhed, der bruges i RF-systemudvikling i det virkelige liv, og det er meget praktisk, når du for eksempel beregner et linkbudget, fordi gevinster og tab, der udtrykkes i dB, simpelthen kan tilføjes eller trækkes fra outputkraften udtrykt i dBm.

Der er også en dBW-enhed; dette bruger 1 W til referenceværdien i stedet for 1 mW. I dag arbejder de fleste RF-ingeniører med systemer med relativt lav effekt, og dette forklarer sandsynligvis, hvorfor dBm er mere almindeligt.

Flere dB-varianter
To andre dB-baserede enheder er dBc og dBi.

I stedet for en fast værdi såsom 1 mW, bruger dBc styrken af bæresignalet som reference. F.eks. Rapporteres fasestøj (diskuteret på side 2 i dette kapitel) i enheder med dBc / Hz; den første del af denne enhed indikerer, at fasestøjstyrken ved en bestemt frekvens måles med hensyn til bæreevnen (i dette tilfælde henviser "bærer" til signalstyrken ved den nominelle frekvens).

En idealiseret punktkildeantenne modtager en vis mængde energi fra senderkredsløbet og udstråler den lige i alle retninger. Disse “isotrope” antenner anses for at have nulforstærkning og nultab.

Andre antenner kan imidlertid designes til at koncentrere udstrålet energi i bestemte retninger, og i denne forstand kan en antenne have "forstærkning." Antennen tilføjer faktisk ikke strøm til signalet, men den øger effektivt den transmitterede effekt ved at koncentrere elektromagnetisk stråling i henhold til kommunikationssystemets orientering (dette er naturligvis mere praktisk, når antenne-designeren kender det rumlige forhold mellem sender og modtager).

DBi-enheden gør det muligt for antenneproducenter at specificere et "gain" -tal, der bruger den stadigt populære dB-skala. Som altid har vi brug for et forhold, når vi arbejder med dB, og i tilfælde af dBi gives antenneforstærkningen under henvisning til forstærkningen på en isotrop antenne.

Nogle antenner (såsom dem, der ledsages af en parabolsk parabol) har betydelige mængder af forstærkning, og de kan således yde et ikke-trivielt bidrag til et RF-systems rækkevidde eller ydelse.

Resumé
DB-skalaen er en metode til at udtrykke forhold mellem to mængder. Det er praktisk og vidt brugt i forbindelse med RF-design og test.
Selvom dB-tal i sagens natur er relative, kan absolutte mængder udtrykkes via dB-skalaen ved hjælp af enheder, der indeholder en standardiseret referenceværdi.
Den mest almindelige absolutte dB-enhed er dBm; det overfører dB-effekten til et signal med hensyn til 1 mW.
DBc-enheden udtrykker strøm med hensyn til effekten til et relateret signal.
DBi-enheden udtrykker en antenns forstærkning i forhold til reaktionen fra en idealiseret punktkildeantenne.

Hvis du gerne vil bygge en radiostation, skal du booste din FM-radiosender eller have brug for andre FM-udstyr, er du velkommen til at kontakte os: [e-mail beskyttet].

forrige:Hvad bruges til at repræsentere gevinsten?

Næste:Kender du de absolutte dB-skalaer

Læg en besked

Message List

Kommentarer Loading ...