dB (Decibel) är den viktigaste och ofta använda skalan inom RF-fältet, men det är också förståeligt svårt och förvirrande för någon som bara introduceras till det.

Tyvärr, om du inte kan förstå denna viktiga skala noggrant, kommer du att ha enorma svårigheter att få din RF-expedition vidare.

Att hantera siffror för förstärkning, spänning och effekt som blandar dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, watt, milliwatt, volt, millivolt etc. kräver ofta omvandling fram och tillbaka mellan linjära värden och decibelvärden.

Jag såg många unga RF-stipendiater som ignorerade vikten av att förstå dB, så småningom insåg att de måste lära sig denna enkla term väl om de vill gå längre inom RF-fältet.

Denna korta handledning hjälper dig att klargöra skillnaden mellan att arbeta med decibel och att arbeta med linjära värden.

Logaritm grunder
Att använda decibel innebär att man arbetar med logaritmer, och detta är den absolut lägsta matematik kunskap du bör ha.

Så vi måste diskutera logaritm innan vi pratar om dB.

Låt oss börja med denna enkla matematik som du har lärt dig på gymnasiet:

Människor tenderar att göra färre misstag när de lägger till och subtraherar siffror, så fördelen med logaritmer är uppenbar.

Låt oss nu granska dessa, per en bas = 10 loggtabell:

Eftersom 10 höjs till kraften 3 är lika med 1,000 är bas-10-loggen på 1,000 3 (log10 (1,000) = 3).

Detta är den grundläggande lagen om logaritmer:

Om a = 10 kan vi helt enkelt skriva log (c) = b och log (100) = 2, log (1,000) = 3 och så vidare.

Låt oss nu gå vidare med ett exempel:

Du utformar en enkel mottagare enligt följande:

För enkel jämförelse arbetar vi först med linjära värden, och alla vinster / förluster är relaterade till 'spänning'.

* Antennförstärkning: 5.7
* LNA-förstärkare (LNA) Förstärkning: 7.5
* Mixerförstärkning: 4.6
* IF Filterförlust / -förlust: 0.43
*Förstärkning av IF-förstärkare: 12.8
* Demodulatorförstärkning: 8.7
* Ljudförstärkarförstärkning: 35.6

Den totala förstärkningen i linjärt värde från antennen till det sista stegets ljudförstärkarutgång är:

Det skulle vara mycket svårt att komma ihåg dessa siffror, men tyvärr måste du hantera många nummer i RF-fältet. Så vi måste hitta ett enklare sätt att hantera dem.

Låt oss nu ta en enklare rutt med samma mottagare. Istället för att använda linjära värden överför vi dem till logaritmer.

* Antennförstärkning: 5.7 (log 5.7 = 0.76)
* Förstärkare med låg ljudnivå: 7.5 (log 7.5 = 0.88)
* Blandarförstärkning: 4.6 (log 4.6 = 0.66)
* OM filterförstärkning / förlust: 0.43 (log 0.43 = -0.37)
*IF-förstärkarförstärkning: 12.8 (log 12.8 = 1.11)
* Demodulatorförstärkning: 8.7 (log 8.7 = 0.94)
* Ljudförstärkare förstärkning: 35.6 (log 35.6 = 1.55)
* Total vinst: 335,229.03 (log 335,229.03 = 5.53)

Den totala vinsten, 335,229.03 5.53 i linjärt värde, är XNUMX om den överförs till logaritm.

Istället för att använda multiplikationer kan du lägga till de individuella vinsterna för att få den totala vinsten, efter att du först har överförts till logaritmer, med ett mycket mindre och kortare värde. Är det inte så mycket lättare att beräkna och komma ihåg?

Det enda du kanske inte gillar mycket är att du behöver bekanta dig med beräkningen av logaritmen, men tro mig, du kommer snart att vara ganska bra med den här kraftfulla funktionen och njuta av att använda den varje dag.

Försök aldrig undvika att använda det om du verkligen ser allvar med att arbeta inom RF-fältet.

Faktum är att du inte kommer att använda linjära värden så mycket mer när du arbetar inom RF-fältet i 1 eller 2 år.

Det enda du kommer att använda är "dB".

Grundläggande dB
Låt oss fortsätta till denna användbara term "dB", något du kommer att använda varje ögonblick när du arbetar med RF-projekt.

Spänningsförstärkning i dB:
Vi måste prata om spänningsförstärkning och effektökning separat och sätta ihop dem för att se om de är samma sak.

Låt oss börja med spänningsförstärkning först:

En decibel (dB) definieras som 20 gånger bas-10-logaritmen för ett förhållande mellan två spänningsnivåer Vout / Vin (spänningsförstärkning, med andra ord).

Alla vinster större än 1 uttrycks därför som positiva decibel (> 0) och vinster mindre än 1 uttrycks som negativa decibel (<0).

Låt oss hitta vinsten i dB för föregående mottagareexempel.

*Antennförstärkning: 5.7 (20log 5.7 = 15.1)
* Förstärkare med låg ljudnivå: 7.5 (20log 7.5 = 17.5)
* Blandarförstärkning: 4.6 (20log 4.6 = 13.3)
* OM filterförstärkning / förlust: 0.43 (20log 0.43 = -7.3)
* OM förstärkare förstärker: 12.8 (20log 12.8 = 22.1)
*Demodulatorförstärkning: 8.7 (20log 8.7 = 18.8)
* Ljudförstärkare förstärkning: 35.6 (20log 35.6 = 31.0)
* Total vinst: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

Återigen kan du lägga till de individuella vinsterna för att få den totala vinsten i dB.

Power Gain i dB:

Innan vi talar om effektökning i dB måste vi känna till förhållandet mellan spänning och effekt.

Vi vet alla, för en sinusvåg V-volt appliceras på en resistansbelastning R ohm,

De flesta RF-kretsar använder 50 ohm som källa och belastningsimpedans, så om spänningen över motståndet är 7.07 V (rms), då

Därför är effektförstärkningen proportionell mot kvadratet för spänningsförstärkning, t.ex. om spänningsförstärkningen är 5, skulle effektförstärkningen vara 25, och så vidare.

Vi kan definiera effektförstärkningen i dB nedan:

En decibel (dB) definieras som 10 gånger bas-10-logaritmen för ett förhållande mellan två effektnivåer Pout / Pin (effektförstärkning, med andra ord).

Förvirrad med dB-värdena mellan spänningsförstärkning och effektförstärkning? Det kommer att bli klart om du läser vidare.

Låt oss gå tillbaka för att se föregående exempel igen:

* Antennförstärkning: 5.7
* LNA-förstärkare (LNA) Förstärkning: 7.5
* Mixerförstärkning: 4.6
* IF Filterförlust / -förlust: 0.43
*Förstärkning av IF-förstärkare: 12.8
* Demodulatorförstärkning: 8.7
* Ljudförstärkarförstärkning: 35.6

Alla vinster / förluster är relaterade till "spänning". Det linjära värdet på antennspänningen är återigen 5.7 (15.1 dB) och effektförstärkningen skulle vara:

!! Spänningsförstärkning är exakt samma som effektförstärkning i dB.

Så vi kan skriva om detta exempel igen med alla linjära vinster / förluster som överförs till 'makt':

* Antennförstärkning: 32.49 (15.1 dB)
* Förstärkare med låg ljudnivå: 56.25 (17.5 dB)
* Blandarförstärkning: 21.16 (13.3 dB)
* OM filterförstärkning / förlust: 0.18 (-7.3 dB)
* OM förstärkare förstärker: 163.84 (22.1 dB)
* Demodulatorförstärkning: 75.69 (18.8 dB)
* Ljudförstärkare förstärkning: 1267.36 (31.0 dB)
* Total vinst: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

Det enda skälet till att du kan använda spänningsförstärkning är dock att du enkelt kan mäta spänningen med hjälp av oscilloskop, men det är opraktiskt att mäta spänningen när radiofrekvensen är högre än 500 MHz.

Eftersom du kan ha problem med noggrannhet genom att använda oscilloskop för att mäta radiofrekvenser.

Jag säger inte att oscilloskop inte är användbart, jag sa just att jag inte mäter RF-spänning med oscilloskop om det inte finns ett specifikt skäl till detta behov.

Över 90% av tiden använder jag spektrumanalysator för att mäta RF-signal.

Detta är ett ämne för ett annat inlägg.

Ett förstärkningsvärde som du ser i databladet är alltid relaterat till effektförstärkning i dB, inte en spänningsförstärkning eller linjärt värde.

Vi sammanfattar denna artikel med ett enkelt exempel:

En förstärkare med en förstärkning av 15 dB:

Sedan 15 dB = 10log (Pout / Pin)
Effektförstärkningen i linjärt värde är:

Pout / Pin = 10 (15/10) = 31.62
Och sedan 15 dB = 20log (Vout / Vin)
Spänningsförstärkningen i linjärt värde är:

Vut / Vin = 10 (15/20) = 5.62
Och 5.622 31.62 = XNUMX

Jag hoppas att du har lärt dig något av den här artikeln. Om du redan klart visste allt jag har nämnt här, så är du, grattis, på rätt väg till RF-fältet.

Om du fortfarande är förvirrad efter att ha läst den här artikeln ett par gånger, var inte orolig, du är inte ensam, bara ta ett djupt andetag och läs den steg för steg igen eller kom tillbaka efter att ha läst fler artiklar från den här bloggen.

Förr eller senare kommer du att behärska 'dB' utan problem.

Nedan följer några bilder som jag tror att de kommer att vara till hjälp: