Krag en amplitude: watt, volt en verwysde desibel-nuus-FMUSER FM / TV-uitsaaier eenstopverskaffer
In radiofrekwensie-toepassings (maar ook in baie ander toepassings) is dit baie gereeld om baie groot en baie klein seine te hanteer. Byvoorbeeld, 'n sender kan 'n drywing van 100 W oordra en slegs 10 fW (of 0.000'000'000'000'01 W) ontvang. Hierdie uiters verskillende drywingsvlakke kan dieselfde kringe hê. Natuurlik kan hierdie syfers uitgedruk word in Watts deur gebruik te maak van die ingenieursnotasie (soos hierbo) of met die wetenskaplike notasie, soos 1 · 102 W en 1 · 10 – 14 W, maar dit is redelik moeilik om uit te spreek en as die eksponent verkeerd gespel word , sal die gevolglike fout groot wees.
'N Ander manier is om die logaritme te neem en al die magte in dBm om te skakel. 100 W word + 50 dBm en 10 fW word –110 dBm: hierdie syfers is baie makliker om te hanteer en te skryf. Dan, as verswakking en wins van verskillende stroomblokke ook in dB uitgedruk word, om die finale drywing te vind, kan 'n mens eenvoudig alles bymekaar voeg in plaas van vermenigvuldig, wat die berekeninge verder vereenvoudig.
Nie almal is gemaklik met dB, dBm en soortgelyke (pseudo) eenhede nie; dit is nie nodig om dit te gebruik nie, maar dit word so wyd gebruik in ingenieurswese dat dit baie moeilik is om dit te vermy.
Desibel (dB) word gebruik om kragverhoudings op 'n logaritmiese manier uit te druk, sodat baie groot en baie klein kragte met gemaklike getalle vergelyk kan word. 'N Desibel is 'n dimensielose pseudo-eenheid omdat dit gedefinieer word deur die verhouding van twee magte. Aangesien desibels so handig is om die ware mag uit te druk in plaas van slegs 'n dimensielose verhouding, word baie dikwels desibels gebruik.
As ons oor drywing praat, definieer die volgende vergelyking die drywingsvlak P in dB van die drywing p in W waarna verwys word na die drywing p0:
Die 10-faktor is omdat desibel "tiende van die klokke" is. Maar ek het nog nooit gehoor van enige metings wat in Bells gedoen is nie, slegs desibel word gebruik.
Die algemeenste eenheid is die dBm (spreek 'dBm') ook bekend as dBmW of desibel-milliwatt: dit is net die drywingsvlak in dB in vergelyking met 'n verwysingskrag van p0 = 1 mW. Soms word ook dBW gebruik en dit gee 'n uitdrukking aan die drywingsverhouding relatief tot p0 = 1 W, maar dit kom nie baie voor nie.
Soos aangetoon in die bogenoemde intrige, is die logaritmiese effek van die desibel-omskakeling baie duidelik. Soos 'n mens op hierdie log-lin-plot kan sien, is dBm en dBW net twee reguit lyne wat deur 30 dB geskei word: om dBm in dBW te omskep, trek net 30 af.
In sommige domeine, soos analoog TV-ontvangs, is dit algemeen om spanning in plaas van krag te meet. Dit is nie 'n probleem nie, solank die impedansie bekend en reggemaak is (TV-ontvangers gebruik gewoonlik 75 Ω).
Absolute spannings kan ook gebruik maak van die desibel-logaritmiese skaal deur desibel-mikrovolt (dBμV) en desibel-volt (dBV) te gebruik. Die algemeenste is die dBμV wat die spanningsverhouding relatief tot u0 = 1 μV uitdruk. Soms word dBV ook gebruik en gee dit die spanningverhouding ten opsigte van u0 = 1 V uit.
Pasop dat spanning 'n "20" in plaas van 'n "10" in hul dB-formule gebruik. Dit is omdat desibel altyd gedefinieer word as kragrantsoene; as ons net spanning het, moet ons dit eers vierkantig maak om die krag te vind. Daardie krag van twee, wanneer dit uit die logaritme gehaal word, sal die bestaande faktor van 10 met 2 vermenigvuldig.
Soos aangetoon in die bostaande plot en op 'n soortgelyke manier as voorheen, is die logaritmiese effek van die desibel-omskakeling ook duidelik vir spanning. Soos 'n mens op hierdie log-lin-plot kan sien, is dBμV en dBV net twee reguit lyne wat deur 120 dB geskei word: om dBμV in dBV te omskep, trek net 120 af.
As ons nou van krag na spanning wil omskakel en omgekeerd, moet ons weet wat die impedansie is. Ons gebruik net die volgende vergelyking:
Hierdie omskakeling is slegs geldig as die impedansie Zc reëel is en die las ooreenstem met die transmissielyn.
As ons die drywingsvlak in dBm en die amplitudevlak in dBμV as 'n funksie van drywing in W vir 'n gegewe impedansie (hier Zc = 50 Ω) plot, kry ons die volgende:
Soos voorheen het ons twee parallelle lyne 107 dB van mekaar. Om dus van dBm na dBμV te omskep, voeg eenvoudig 107 dB vir Zc = 50 Ω, voeg 109 dB vir Zc = 75 Ω, voeg 115 dB vir Zc = 300 Ω of voeg 118 dB vir Zc = 600 Ω.
Met die eerste oogopslag kan 'n mens dink dat 'n sakrekenaar vanweë die logaritme absoluut noodsaaklik is om dBm te hanteer. Eintlik kan 'n rowwe berekening maklik in u kop gedoen word. U moet net drie feite onthou:
'N Krag van 1 mW is 0 dBm.
Voeg elke keer die krag verdubbel, 3 dB by.
Voeg elke keer die krag met 'n faktor van 10 toe, dan voeg 10 dB by.
Laat ons nou 'n paar voorbeelde oorweeg: veronderstel ons het 'n drywingsvlak van 26 dBm. Ons kan 26 dBm = 0 dBm + 10 dB + 10 dB + 3 dB + 3 dB skryf, en met die voorafgaande drie eenvoudige reëls kan ons die krag maklik vind deur 1 mW te doen · 10 · 10 · 2 · 2 = 400 m .
Nog 'n voorbeeld: veronderstel ons het –33dBm: ons kan skryf as –33 dBm = 0 dBm - 10 dB - 10 dB - 10dB - 3 dB, en ons vind 1 mW / 10 / 10 / 10 / 2 = XUMUM.
Dit werk ook op 'n ander manier, byvoorbeeld 50 mW is net 1 mW · 10 · 10 / 2. In dBm het ons 0 dBm + 10 dB + 10 dB –3 dB = 17 dBm.
Dit verg oefening, maar dit is baie maklik om te doen. Dit is nie so akkuraat soos 'n sakrekenaar nie, want u kan slegs op ± 2 dB akkuraat wees, maar gee 'n goeie idee van die sterkte van 'n sein.
'N Soortgelyke metode werk ook vir dBμV, maar die reëls is anders:
'N Amplitude van 1 μV is 0 dBμV.
Voeg elke keer die amplitude verdubbel, 6 dB by.
Voeg elke keer die amplitude met 'n faktor van 10 toe, voeg 20 dB by.
U kan verbaas wees oor die berekeninge in desibel wat voorheen getoon is, waar dB by dBm gevoeg word, wat nogal vreemd is. Dit is omdat desibel pseudo-eenhede is en nie soos gewoonlik optree nie. Die verhouding van twee kragte word in dB uitgedruk, maar is dimensieloos: byvoorbeeld 3 dB beteken slegs "twee keer soveel". Die drywing wat in dBm uitgedruk word, is regtig 'n drywing: byvoorbeeld 10 dBm beteken "10 keer sterker as 1 mW", wat 10 mW is.
As u nou desibel (dB, dBm, ...) byvoeg, vermeerder u die oorspronklike syfers eintlik vanweë hul logaritmiese aard. Dus, as u 'n wins van 3 dB byvoeg tot die krag van 10 dBm, kry u 13 dBm. Maar wat u regtig gedoen het, is om 'n faktor van 2 te vermenigvuldig met 'n drywing van 10 mW en 20 mW te verkry, wat 13 dBm is!
Tot dusver so goed, dit is baie makliker om in u kop te voeg as om te vermenigvuldig, en dit maak desibel so handig. Maar daar is 'n probleem: aangesien die byvoeging van desibel saam ooreenstem met die vermenigvuldiging van die oorspronklike faktore, hoe kan 'n mens die krag van twee seine byvoeg (kombineer)? Wel, jy kan nie. U kan nie dBm by dBm voeg nie. As u byvoorbeeld 'n kring of 'n toestel het wat die drywing van een sein van 10 dBm (10 mW) kombineer met die krag van 'n ander sein van 13 dBm (20 mW), is die resultaat 10 mW + 20 mW = 30 mW wat 14.8 dBm is. Daar is geen manier om dit direk in dBm te doen nie, u moet albei kragte in Watts omskakel, dit bymekaar voeg en dit weer in dBm omskakel. Dit is 'n groot beperking van desibel en 'n algemene slaggat; gelukkig is hierdie operasie nie baie algemeen nie.
Vorige:Afghaanse radio bied hoop
volgende:Hoe om dB en dBm te lees en om terug en om te skakel!