dB (Decibel) là thang đo quan trọng nhất và thường được sử dụng trong trường RF, nhưng cũng khó hiểu và khó hiểu đối với một người vừa được giới thiệu về nó.

Thật không may, nếu bạn không thể hiểu thấu đáo thang đo quan trọng này, thì bạn sẽ gặp khó khăn rất lớn để di chuyển RF của bạn đi tiếp.

Xử lý các con số để đạt được, điện áp và công suất trộn lẫn dB, dBm, dBc, dBW, dBmW, watts, milliwatts, volt, millivolts, v.v., thường yêu cầu chuyển đổi qua lại giữa các giá trị tuyến tính và giá trị decibel.

Tôi thấy rất nhiều nghiên cứu sinh RF trẻ tuổi đã bỏ qua tầm quan trọng của việc hiểu dB, cuối cùng nhận ra rằng họ cần học tốt thuật ngữ đơn giản này nếu họ muốn tiến xa hơn trong lĩnh vực RF.

Hướng dẫn ngắn gọn này sẽ giúp bạn làm rõ sự khác biệt giữa làm việc với decibel và làm việc với các giá trị tuyến tính.

Khái niệm cơ bản về logarit
Sử dụng decibel liên quan đến làm việc với logarit, và đây là kiến thức toán học tối thiểu bạn nên có.

Vì vậy, chúng ta cần thảo luận về logarit trước khi nói về dB.

Hãy bắt đầu với môn toán đơn giản mà bạn đã học ở trường cấp hai:

Mọi người có xu hướng ít mắc lỗi hơn khi cộng và trừ các số, vì vậy lợi thế của logarit là rõ ràng.

Bây giờ hãy xem lại những điều này, trên mỗi bảng cơ sở = 10:

Vì 10 được nâng lên lũy thừa của 3 bằng 1,000, log cơ số 10 của 1,000 là 3 (log10 (1,000) = 3).

Đây là luật cơ bản của logarit:

Nếu a = 10, thì chúng ta chỉ cần viết log (c) = b, và log (100) = 2, log (1,000) = 3, v.v.

Bây giờ hãy đi xa hơn với một ví dụ:

Bạn đang thiết kế một bộ thu đơn giản như sau:

Vì lý do so sánh dễ dàng, trước tiên chúng tôi sẽ làm việc với các giá trị tuyến tính và tất cả các khoản lãi / lỗ đều liên quan đến 'điện áp'.

* Độ lợi anten: 5.7
* Bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNA) Đạt được: 7.5
* Tăng tốc trộn: 4.6
* IF Bộ lọc tăng / giảm: 0.43
*Bộ khuếch đại IF đạt được: 12.8
* Bộ giải điều chế tăng: 8.7
* Bộ khuếch đại âm thanh đạt được: 35.6

Tổng mức tăng giá trị tuyến tính từ anten đến đầu ra bộ khuếch đại âm thanh giai đoạn cuối là:

Sẽ rất khó để nhớ những con số này, nhưng thật không may, bạn cần xử lý rất nhiều số trong trường RF. Vì vậy, chúng ta cần tìm một cách dễ dàng hơn để đối phó với chúng.

Bây giờ chúng ta hãy đi một con đường dễ dàng hơn bằng cách sử dụng cùng một người nhận. Thay vì sử dụng các giá trị tuyến tính, chúng tôi chuyển chúng sang logarit.

* Độ lợi ăng ten: 5.7 (log 5.7 = 0.76)
* Độ ồn của bộ khuếch đại tiếng ồn thấp: 7.5 (log 7.5 = 0.88)
* Mixer Gain: 4.6 (log 4.6 = 0.66)
* IF Bộ lọc Tăng / Mất: 0.43 (log 0.43 = -0.37)
*IF Amplifier Gain: 12.8 (log 12.8 = 1.11)
* Độ lợi của bộ giải điều chế: 8.7 (log 8.7 = 0.94)
* Độ lợi của Bộ khuếch đại âm thanh: 35.6 (log 35.6 = 1.55)
* Tổng thu nhập: 335,229.03 (log 335,229.03 = 5.53)

Tổng mức tăng, 335,229.03 trong giá trị tuyến tính, bằng 5.53 nếu được chuyển sang logarit.

Thay vì sử dụng phép nhân, bạn có thể cộng các mức tăng riêng lẻ đó để có được tổng lợi nhuận, sau khi được chuyển sang logarit trước, với giá trị nhỏ hơn và ngắn hơn nhiều. Không phải là dễ dàng hơn để tính toán và ghi nhớ sao?

Vấn đề duy nhất bạn có thể không thích nhiều là bạn cần làm quen với tính toán logarit, nhưng tin tôi đi, bạn sẽ sớm khá tốt với chức năng mạnh mẽ này và thích sử dụng nó mỗi ngày.

Không bao giờ cố gắng tránh sử dụng nó nếu bạn thực sự nghiêm túc khi làm việc trong lĩnh vực RF.

Như một vấn đề thực tế, bạn sẽ không sử dụng các giá trị tuyến tính nhiều hơn nữa một khi bạn làm việc trong trường RF trong 1 hoặc 2 năm.

Điều duy nhất bạn sẽ sử dụng là 'dB'.

Thông tin cơ bản về dB
Hãy tiếp tục với thuật ngữ hữu ích 'dB' này, thứ gì đó bạn sẽ sử dụng mỗi khi bạn làm việc trong các dự án RF.

Tăng điện áp tính theo dB:
Chúng ta cần nói về mức tăng điện áp và mức tăng công suất riêng biệt và đặt chúng lại với nhau để xem chúng có giống nhau không.

Trước tiên hãy bắt đầu với mức tăng điện áp:

Một decibel (dB) được định nghĩa bằng 20 lần logarit cơ số 10 của tỷ lệ giữa hai cấp điện áp Vout / Vin (nói cách khác là tăng điện áp).

Do đó, tất cả các mức tăng lớn hơn 1 được biểu thị bằng decibel dương (> 0), và các mức tăng nhỏ hơn 1 được biểu thị bằng decibel âm (<0).

Chúng ta hãy tìm mức tăng tính theo dB cho ví dụ máy thu trước.

*Độ lợi ăng ten: 5.7 (20log 5.7 = 15.1)
* Độ ồn của bộ khuếch đại tiếng ồn thấp: 7.5 (20log 7.5 = 17.5)
* Mixer Gain: 4.6 (20log 4.6 = 13.3)
* IF Bộ lọc Tăng / Mất: 0.43 (20log 0.43 = -7.3)
* Độ lợi bộ khuếch đại IF: 12.8 (20log 12.8 = 22.1)
*Gain của bộ giải điều chế: 8.7 (20log 8.7 = 18.8)
* Độ lợi của Bộ khuếch đại âm thanh: 35.6 (20log 35.6 = 31.0)
* Tổng cộng: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

Một lần nữa, bạn có thể cộng các mức tăng riêng lẻ đó lại để có được tổng mức tăng tính theo dB.

Công suất tăng theo dB:

Trước khi nói về mức tăng công suất tính theo dB chúng ta cần biết mối quan hệ giữa điện áp và công suất.

Chúng ta đều biết, đối với sóng V V hình sin áp dụng cho tải điện trở R ohms,

Hầu hết các mạch RF sử dụng 50 ohms làm trở kháng nguồn và tải, vì vậy nếu điện áp trên điện trở là 7.07V (rms), thì

Do đó, mức tăng công suất tỷ lệ với bình phương mức tăng điện áp, ví dụ nếu mức tăng điện áp là 5, thì mức tăng công suất sẽ là 25, v.v.

Chúng ta có thể xác định mức tăng công suất tính theo dB dưới đây:

Một decibel (dB) được định nghĩa bằng 10 lần logarit cơ sở 10 của tỷ lệ giữa hai mức công suất Pout / Pin (nói cách khác là tăng công suất).

Nhầm lẫn với các giá trị dB giữa tăng điện áp và tăng công suất? Mọi thứ sẽ trở nên rõ ràng nếu bạn đọc tiếp.

Chúng ta hãy quay lại để xem ví dụ trước một lần nữa:

* Độ lợi anten: 5.7
* Bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNA) Đạt được: 7.5
* Tăng tốc trộn: 4.6
* IF Bộ lọc tăng / giảm: 0.43
*Bộ khuếch đại IF đạt được: 12.8
* Bộ giải điều chế tăng: 8.7
* Bộ khuếch đại âm thanh đạt được: 35.6

Tất cả các khoản lãi / lỗ đều liên quan đến 'điện áp'. Giá trị tuyến tính của điện áp anten một lần nữa là 5.7 (15.1 dB) và mức tăng công suất sẽ là:

!! Độ tăng điện áp hoàn toàn giống với mức tăng công suất tính theo dB.

Vì vậy, chúng ta có thể viết lại ví dụ này một lần nữa với tất cả các khoản lãi / lỗ tuyến tính được chuyển sang 'power':

* Độ lợi ăng ten: 32.49 (15.1 dB)
* Độ ồn bộ khuếch đại thấp: 56.25 (17.5 dB)
* Mixer Gain: 21.16 (13.3 dB)
* Tăng / Mất bộ lọc IF: 0.18 (-7.3 dB)
* Độ lợi bộ khuếch đại IF: 163.84 (22.1 dB)
* Độ lợi của bộ giải điều chế: 75.69 (18.8 dB)
* Độ lợi của Bộ khuếch đại âm thanh: 1267.36 (31.0 dB)
* Tổng độ lợi: 1.12379E + 11 (110.5 dB)

Tuy nhiên, lý do duy nhất bạn có thể sử dụng mức tăng điện áp là vì bạn có thể dễ dàng đo điện áp bằng máy hiện sóng, nhưng việc đo điện áp khi tần số vô tuyến cao hơn 500 MHz là không thực tế.

Bởi vì bạn có thể có vấn đề chính xác bằng cách sử dụng máy hiện sóng để đo tần số vô tuyến.

Tôi không nói rằng máy hiện sóng không hữu ích, tôi chỉ nói rằng tôi không đo điện áp RF bằng máy hiện sóng nếu không có lý do cụ thể cho nhu cầu này.

Hơn 90% thời gian, tôi sử dụng máy phân tích phổ để đo tín hiệu RF.

Đây là một chủ đề cho một bài viết khác.

Giá trị khuếch đại bạn thấy trong biểu dữ liệu luôn liên quan đến mức tăng công suất tính theo dB, không phải là mức tăng điện áp hoặc giá trị tuyến tính.

Chúng tôi sẽ tổng hợp bài viết này với một ví dụ đơn giản:

Bộ khuếch đại có mức tăng 15 dB:

Vì 15 dB = 10log (Bĩu môi / Pin)
Mức tăng công suất trong giá trị tuyến tính là:

Bĩu môi / Pin = 10 (15/10) = 31.62
Và vì 15 dB = 20log (Vout / Vin)
Độ tăng điện áp trong giá trị tuyến tính là:

Vout / Vin = 10 (15/20) = 5.62
Và, 5.622 = 31.62

Tôi hy vọng bạn đã học được điều gì đó từ bài viết này. Nếu bạn đã biết rõ mọi thứ tôi đã đề cập ở đây, thì xin chúc mừng, bạn đang đi đúng hướng đến trường RF.

Nếu bạn vẫn còn bối rối sau khi đọc bài viết này một vài lần, thì đừng lo lắng, bạn không cô đơn, chỉ cần hít một hơi thật sâu và đọc lại từng bước một hoặc quay lại sau khi đọc thêm bài viết từ blog này

Sớm hay muộn bạn sẽ thành thạo 'dB' mà không gặp khó khăn gì.

Dưới đây là một vài hình ảnh mà tôi nghĩ bạn sẽ thấy chúng hữu ích: