Lär dig mer om decibeln och dess varianter i samband med RF-design och testning.
RF-teknik, som alla vetenskapliga discipliner och underdiscipliner, involverar en hel del specialiserad terminologi. Ett av de viktigaste orden som du kommer att behöva när du arbetar i RF-världen är "dB" (och några varianter därav). Om du blir djupt förankrad i ett RF-projekt kan du upptäcka att ordet "dB" blir lika bekant för dig som ditt eget namn.

Som du säkert vet, står dB för decibel. Det är en logaritmisk enhet som ger ett bekvämt sätt att hänvisa till förhållanden, såsom förhållandet mellan amplituden för en insignal och en utsignal.

Vi täcker inte de allmänna detaljerna om decibel eftersom de redan finns tillgängliga på den här sidan i AAC Electric Circuits-läroboken. Istället kommer vi att fokusera på praktiska aspekter av decibeln i det specifika sammanhanget för RF-system.

Relativ, inte absolut
Det är lätt att glömma att dB är en relativ enhet. Du kan inte säga, "Uteffekten är 10 dB."

Spänning är en absolut mätning eftersom vi alltid talar om en potentialskillnad, dvs skillnaden i potential mellan två punkter; vanligtvis hänvisar vi till potentialen för en nod med avseende på en 0 V-jordnod. Ström är också en absolut mätning eftersom enheten (ampere) involverar en specifik mängd laddning med avseende på en specifik tidsmängd. Däremot är dB en enhet som involverar logaritmen i ett förhållande mellan två siffror. Ett enkelt exempel är förstärkningsförstärkning: Om insignalens effekt är 1 W och utsignalens effekt är 5 W, har vi ett förhållande på 5:

Således tillhandahåller denna förstärkare 7 dB av effektökning - dvs förhållandet mellan utsignalstyrkan och insignalstyrkan kan uttryckas som 7 dB.

Varför dB?
Det skulle säkert vara möjligt att designa och testa RF-system utan att använda dB, men i praktiken finns dB: er överallt. En fördel är att dB-skalan tillåter oss att uttrycka mycket stora förhållanden utan att använda mycket stora siffror: en effektförstärkning på 1,000,000 är bara 60 dB. Dessutom beräknas den totala vinsten eller förlusten av en signalkedja lätt i dB-domänen, eftersom de enskilda dB-siffrorna helt enkelt läggs till (medan multiplikation skulle krävas om vi arbetade med vanliga förhållanden).

En annan fördel är något som vi känner till från vår erfarenhet av filter. RF-system kretsar kring frekvenser och de olika sätten på vilka frekvenser genereras, kontrolleras eller påverkas av komponenter och parasitiska kretselement. DB-skalan är bekväm i ett sådant sammanhang eftersom frekvensresponsdiagram är intuitiva och visuellt informativa när frekvensaxeln använder en logaritmisk skala och amplitudaxeln använder en dB-skala.

Ett Bode-diagram som visar storleksresponsen för olika bandpassfilter. Bild med tillstånd av AnalogDialogue.

När dB är absolut
Vi har konstaterat att dB är ett förhållande och därför inte kan beskriva den absoluta effekten eller amplituden för en signal. Det vore emellertid besvärligt att ständigt växla fram och tillbaka mellan dB- och icke-dB-värden, och kanske är det därför som RF-ingenjörer utvecklade dBm-enheten.

Vi kan undvika "bara förhållanden" -problemet genom att helt enkelt skapa en ny enhet som alltid innehåller ett referensvärde. För dBm är referensvärdet 1 mW. Således, om vi har en 5 mW-signal och vi vill hålla oss inom dB-området, kan vi beskriva denna signal som att ha en effekt på 7 dBm:

Du vill definitivt bekanta dig med begreppet dBm. Detta är en standardenhet som används i RF-systemutveckling i verkligheten, och det är väldigt bekvämt när du till exempel beräknar en länkbudget, eftersom vinster och förluster uttryckta i dB helt enkelt kan läggas till eller subtraheras från uteffekten uttryckt i dBm.

Det finns också en dBW-enhet; detta använder 1 W för referensvärdet istället för 1 mW. För närvarande arbetar de flesta RF-ingenjörer med relativt lågenergisystem, och detta förklarar förmodligen varför dBm är vanligare.

Fler dB-varianter
Två andra dB-baserade enheter är dBc och dBi.

I stället för ett fast värde, t.ex. 1 mW, använder dBc bärarsignalens styrka som referens. Till exempel rapporteras fasbrus (diskuteras på sidan 2 i detta kapitel) i enheter av dBc / Hz; den första delen av denna enhet indikerar att fasbruseffekten vid en specifik frekvens mäts med avseende på bärarens effekt (i detta fall avser "bärare" signalstyrkan vid den nominella frekvensen).

En idealiserad punktkällantenn mottar en viss mängd energi från sändarkretsen och strålar ut den lika i alla riktningar. Dessa "isotropa" antenner anses ha nollförstärkning och nollförlust.

Andra antenner kan emellertid utformas för att koncentrera utstrålad energi i vissa riktningar, och i detta avseende kan en antenn ha "förstärkning." Antennen lägger faktiskt inte till signalen, men den ökar effektivt den överförda effekten genom att koncentrera elektromagnetisk strålning beroende på kommunikationssystemets orientering (detta är uppenbarligen mer praktiskt när antenndesignern känner till det rumsliga förhållandet mellan sändare och mottagare).

DBi-enheten tillåter antenntillverkare att specificera en "förstärkning" -siffra som använder den ständigt populära dB-skalan. Som alltid behöver vi ett förhållande när vi arbetar med dB, och för dBi ges antennförstärkningen med hänvisning till förstärkningen av en isotrop antenn.

Vissa antenner (som de som åtföljs av en parabolisk maträtt) har betydande mängder förstärkning, och de kan således ge ett icke-trivialt bidrag till ett RF-systems räckvidd eller prestanda.

Sammanfattning
DB-skalan är en metod för att uttrycka förhållanden mellan två kvantiteter. Det är bekvämt och används ofta i samband med RF-design och testning.
Även om dB-siffror i sig är relativa, kan absoluta mängder uttryckas via dB-skalan genom att använda enheter som innehåller ett standardiserat referensvärde.
Den vanligaste absoluta dB-enheten är dBm; den förmedlar dB-effekten för en signal med avseende på 1 mW.
DBc-enheten uttrycker effekt med avseende på kraften hos en relaterad signal.
DBi-enheten uttrycker förstärkningen av en antenn relativt svaret från en idealiserad punktkälleantenn.

Om du vill bygga en radiostation, öka din FM-radiosändare eller behöver någon annan FM-utrustning, kontakta oss gärna: [e-postskyddad].

Föregående:Vad används för att representera vinst?

Nästa:Känner du till de absoluta dB-skalorna

Lämna ett meddelande

meddelande~~POS=TRUNC

Kommentarer Loading ...