Lägg till favorit set Hemsida
Placera:Hem >> Nyheter

Kategori

produkter Tags

Fmuser webbplatser

Kraft och amplitud: watt, volt och refererade decibel

Date:2019/9/30 16:52:47 Hits:


Introduktion
I radiofrekvensapplikationer (men också i många andra applikationer) är det mycket vanligt att hantera mycket stora och mycket små signaler. Till exempel kan en sändtagare sända en effekt på 100 W och endast ta emot 10 fW (eller 0.000'000'000'000'01 W). Dessa extremt olika effektnivåer kan ha samma kretsar. Naturligtvis kan dessa siffror uttryckas i Watts med hjälp av ingenjörsnotationen (som ovan) eller med den vetenskapliga notationen, som 1 · 102 W och 1 · 10 – 14 W, men de är ganska svåra att uttala och om exponenten är felstavad , kommer det resulterande felet att vara enormt.

Ett annat sätt är att ta logaritmen och konvertera alla krafter i dBm. 100 W blir + 50 dBm och 10 fW blir –110 dBm: dessa siffror är mycket lättare att hantera utanför och att skriva. Sedan, om dämpning och förstärkning av olika kretsblock också uttrycks i dB, för att hitta den slutliga kraften, kan man helt enkelt lägga till allt i stället för att multiplicera, ytterligare förenkla beräkningarna.

Inte alla är bekväma med dB, dBm och liknande (pseudo) enheter: det finns inget strikt behov av att använda dem, men de används så allmänt inom teknik att det är mycket svårt att undvika dem.



En del teori
Decibel (dB) används för att uttrycka maktförhållanden på ett logaritmiskt sätt, så att mycket stora och mycket små krafter kan jämföras med bekväma siffror. En decibel är en dimensionell pseudo-enhet eftersom den definieras av förhållandet mellan två krafter. Men eftersom decibel är så praktiska, för att uttrycka verklig makt istället för bara ett dimensionslöst förhållande, används refererade decibel mycket ofta.

Om vi ​​talar om effekt definierar följande ekvation effektnivån P i dB för effekten p i W med hänvisning till effekten p0:

P = 10 log_10 (p / p_0)

10-faktorn beror på att decibel är "tiondel av klockorna". Men jag har aldrig hört talas om någon mätning gjord i Bells, bara decibel används.

Den vanligaste enheten är dBm (uttal "dBm") också känd som dBmW eller decibel-milliwatt: det är bara effektnivån i dB jämfört med en referenskraft på p0 = 1 mW. Ibland används också dBW och de uttrycker effektförhållandet relativt p0 = 1 W, men de är inte så vanliga.


Som visas i ovanstående inträde är den logaritmiska effekten av decibelomvandlingen ganska uppenbar. Som man kan se på denna log-lin-plot är dBm och dBW bara två raka linjer separerade med 30 dB: för att konvertera dBm till dBW drar du bara 30.

I vissa domäner, som analog TV-mottagning, är det vanligt att mäta spänning istället för ström. Detta är inte ett problem så länge impedansen är känd och fixad (TV-mottagare använder vanligtvis 75 Ω).

Absoluta spänningar kan också dra fördel av den decibel logaritmiska skalan genom att använda decibel-mikrovolt (dBμV) och desibel-volt (dBV). Den vanligaste är dBμV som uttrycker spänningsförhållandet relativt u0 = 1 μV. Ibland används dBV också och de uttrycker spänningsförhållandet relativt u0 = 1 V.

U = 20 log_10 (u / u_0)

Se upp för att spänningar använder en "20" i stället för en "10" i deras dB-formel. Detta beror på att decibel alltid definieras som maktrationer; om vi bara har spänningar, måste vi först torka dem för att hitta kraften. Den kraften av två, när den tas ut från logaritmen kommer att multiplicera den befintliga faktorn för 10 med 2.



Som visas i ovanstående plott och på ett liknande sätt som tidigare är den logaritmiska effekten av decibelomvandlingen ganska uppenbar även för spänningar. Som man kan se på denna log-lin-plot är dBμV och dBV bara två raka linjer separerade med 120 dB: för att konvertera dBμV till dBV helt enkelt subtrahera 120.

Om vi ​​nu vill konvertera från ström till spänning och vice versa måste vi veta impedansen. Vi använder bara följande ekvation:

p = u ^ 2 / Z_c

Denna konvertering är endast giltig när impedansen Zc är verklig och belastningen matchas med transmissionslinjen.

Om vi ​​plottar effektnivån i dBm och amplitudnivån i dBμV som en funktion av effekten i W för en given impedans (här Zc = 50 Ω) får vi följande:


Som tidigare har vi två parallella linjer 107 dB från varandra. Så för att konvertera från dBm till dBμV, lägg bara till 107 dB för Zc = 50 Ω, lägg till 109 dB för Zc = 75 Ω, lägg till 115 dB för Zc = 300 Ω eller lägg till 118 dB för Zc = 600 Ω.



Praktiska överväganden
Vid första anblicken kan man tänka att på grund av logaritmen är en fickberäknare absolut nödvändig för att hantera dBm. Egentligen kan en grov beräkning enkelt göras i ditt huvud. Du måste komma ihåg bara tre fakta:
En effekt på 1 mW är 0 dBm.
Varje gång strömmen fördubblas, lägg till 3 dB.
Varje gång kraften ökar med en faktor 10, lägg till 10 dB.


Låt oss nu titta på några exempel: anta att vi har en effektnivå på 26 dBm. Vi kan skriva 26 dBm = 0 dBm + 10 dB + 10 dB + 3 dB + 3 dB, och med de tre tidigare enkla reglerna kan vi enkelt hitta kraften genom att göra 1 mW · 10 · 10 · 2 · 2 = 400 mW .

Ett annat exempel: anta att vi har –33dBm: vi kan skriva som –33 dBm = 0 dBm - 10 dB - 10 dB - 10dB - 3 dB, och vi hittar 1 mW / 10 / 10 / 10 / 2 = XUMUM = X.

Detta fungerar också på andra sätt, till exempel 50 mW är bara 1 mW · 10 · 10 / 2. I dBm har vi 0 dBm + 10 dB + 10 dB –3 dB = 17 dBm.

Detta kräver lite övning men är mycket lätt att göra. Det är inte så exakt som en fickberäknare eftersom du bara kan vara exakt vid ± 2 dB men för ansträngningen ger du en mycket god uppfattning om signalens styrka.

En liknande metod fungerar också för dBμV, men reglerna är olika:
En amplitud på 1 μV är 0 dBμV.
Varje gång amplituden fördubblas, lägg till 6 dB.
Varje gång amplituden ökar med en faktor 10, lägg till 20 dB.


Du kanske blir förvånad över beräkningarna i decibel som visas tidigare, där dB läggs till dBm, vilket är ganska konstigt. Detta beror på att decibel är pseudo-enheter och inte uppför sig som vanligt. Förhållandet mellan två krafter uttrycks i dB men är dimensionlöst: till exempel betyder 3 dB bara "dubbelt så mycket". Kraften uttryckt i dBm är verkligen en effekt: till exempel betyder 10 dBm "10 gånger starkare än 1 mW", vilket är 10 mW.

Nu när du lägger till decibel (dB, dBm, ...) på grund av deras logaritmiska karaktär, multiplicerar du faktiskt de ursprungliga siffrorna tillsammans. Så om du lägger till en vinst på 3 dB till en effekt av 10 dBm, får du 13 dBm. Men vad du verkligen gjorde, är att multiplicera en faktor 2 med en effekt på 10 mW och få 20 mW, vilket är 13 dBm!

Hittills så bra, att lägga till är mycket lättare att göra i huvudet än att multiplicera, och detta gör decibel så praktiskt. Men det finns ett problem: eftersom lägga till decibel tillsammans motsvarar multiplicering av de ursprungliga faktorerna, hur kan man lägga till (kombinera) kraften i två signaler? Du kan inte. Du kan inte lägga till dBm till dBm. Om du till exempel har en krets eller en enhet som kombinerar kraften hos en signal på 10 dBm (10 mW) med kraften från en annan signal på 13 dBm (20 mW) är resultatet 10 mW + 20 mW = 30 mW vilket är 14.8 dBm. Det finns inget sätt att göra detta direkt i dBm, du måste konvertera båda krafterna i Watts, lägga till dem tillsammans och konvertera dem tillbaka i dBm. Detta är en stor begränsning av decibel och en gemensam fallgrop; lyckligtvis är denna operation inte särskilt vanlig.


Om du vill bygga en radiostation, öka din FM-radiosändare eller behöver någon annan FM-utrustning, kontakta oss gärna: zoey.zhang@fmuser.net.

Lämna ett meddelande

Namn *
E-post *
Telefon
Adress
Koda Se verifieringskoden? Klicka uppdatera!
Meddelande

meddelande~~POS=TRUNC

Kommentarer Loading ...
Hem| Om oss| Produkter| Nyheter| Download| Kundservice| Återkoppling| Kontakt| Service
FMUSER FM / TV Broadcast One-Stop-leverantör
Kontakt