ديسيبل (ديسيبل) هو المقياس الأكثر أهمية وغالبًا ما يستخدم في مجال التردد اللاسلكي ، ولكنه أيضًا صعب ومفهوم بالنسبة لشخص ما يتم تقديمه إليه للتو.

لسوء الحظ ، إذا لم تتمكن من فهم هذا المقياس المهم بدقة ، فستواجه صعوبة هائلة في نقل بعثة RF الخاصة بك.

غالبًا ما يتطلب التعامل مع الأرقام من أجل الكسب والجهد والقوة التي تمزج dB و dBm و dBc و dBW و dBmW والوات والملي واط والفولت والميليفولت وما إلى ذلك ، التحويل ذهابًا وإيابًا بين القيم الخطية وقيم الديسيبل.

رأيت الكثير من الزملاء الشباب RF الذين تجاهلوا أهمية فهم ديسيبل ، أدركوا في النهاية أنهم بحاجة إلى تعلم هذا المصطلح البسيط جيدًا إذا كانوا يريدون المضي قدمًا في مجال الترددات اللاسلكية.

سيساعدك هذا البرنامج التعليمي الموجز على توضيح الفرق بين العمل بالديسيبل والعمل مع القيم الخطية.

أساسيات اللوغاريتم
يتضمن استخدام الديسيبل العمل مع اللوغاريتمات ، وهذا هو الحد الأدنى من المعرفة الرياضية التي يجب أن تكون لديك.

لذا نحتاج إلى مناقشة اللوغاريتم قبل الحديث عن ديسيبل.

لنبدأ بهذه الرياضيات البسيطة التي تعلمتها في المدرسة الإعدادية:

يميل الناس إلى ارتكاب أخطاء أقل عند جمع الأرقام وطرحها ، لذلك تظهر ميزة اللوغاريتمات.

الآن دعنا نراجع هذه ، لكل قاعدة = 10 سجل جدول:

بما أن 10 مرفوعة للقوة 3 تساوي 1,000 ، فإن اللوغاريتم العشري للأساس 10 هو 1,000 (log3 (10،1,000) = 3).

هذا هو القانون الأساسي لوغاريتمات:

إذا كان a = 10 ، فيمكننا ببساطة كتابة log (c) = b ، و log (100) = 2 ، log (1,000،3) = XNUMX ، وهكذا.

الآن دعنا نذهب أبعد من ذلك بمثال:

تقوم بتصميم جهاز استقبال بسيط على النحو التالي:

لسبب المقارنة السهلة ، سنعمل مع القيم الخطية أولاً ، وترتبط جميع المكاسب / الخسائر بـ "الجهد".

* كسب الهوائي: 5.7
* مكبرات الصوت منخفضة الضوضاء (LNA): 7.5
* ارتفاع الخلاط: 4.6
* ربح / خسارة المرشح: 0.43
*مكسب مكبر الصوت: 12.8
* كسب المستخلص: 8.7
* كسب مكبر الصوت: 35.6

إجمالي الكسب في القيمة الخطية من الهوائي إلى آخر خرج لمكبر الصوت هو:

سيكون من الصعب جدًا تذكر هذه الأرقام ، ولكن للأسف ، تحتاج إلى معالجة الكثير من الأرقام في مجال الترددات اللاسلكية. لذلك نحن بحاجة إلى إيجاد طريقة أسهل للتعامل معها.

الآن لنأخذ مسارًا أسهل باستخدام نفس جهاز الاستقبال. بدلاً من استخدام القيم الخطية ، ننقلها إلى اللوغاريتمات.

* كسب الهوائي: 5.7 (سجل 5.7 = 0.76)
* مكاسب منخفضة الضوضاء: 7.5 (تسجيل 7.5 = 0.88)
* كسب الخلاط: 4.6 (سجل 4.6 = 0.66)
* إذا ربح / خسارة الفلتر: 0.43 (سجل 0.43 = -0.37)
*إذا ربح مكبر الصوت: 12.8 (سجل 12.8 = 1.11)
* ربح المزيل: 8.7 (سجل 8.7 = 0.94)
* كسب مكبر الصوت: 35.6 (تسجيل 35.6 = 1.55)
* إجمالي الربح: 335,229.03 (سجل 335,229.03 = 5.53)

إجمالي الكسب ، 335,229.03،5.53 في القيمة الخطية ، يساوي XNUMX إذا تم تحويله إلى اللوغاريتم.

بدلاً من استخدام المضاعفات ، يمكنك جمع هذه المكاسب الفردية معًا للحصول على إجمالي المكاسب ، بعد تحويلها إلى اللوغاريتمات أولاً ، بقيمة أصغر وأقصر بكثير. أليس هذا أسهل بكثير في الحساب والتذكر؟

المشكلة الوحيدة التي قد لا تعجبك كثيرًا هي أنك تحتاج إلى التعرف على حساب اللوغاريتم ، ولكن صدقني ، ستصبح قريبًا جيدًا جدًا مع هذه الوظيفة القوية وتستمتع باستخدامها كل يوم.

لا تحاول أبدًا تجنب استخدامه إذا كنت جادًا حقًا في العمل في مجال الترددات اللاسلكية.

في الواقع ، لن تستخدم قيمًا خطية بعد الآن عندما تعمل في مجال التردد اللاسلكي لمدة عام أو عامين.

الشيء الوحيد الذي ستستخدمه هو "ديسيبل".

أساسيات ديسيبل
دعونا نواصل هذا المصطلح المفيد "ديسيبل" ، وهو شيء ستستخدمه في كل لحظة عندما تعمل على مشاريع RF.

كسب الجهد بالديسيبل:
نحتاج إلى التحدث عن كسب الجهد واكتساب الطاقة بشكل منفصل ووضعهما معًا لمعرفة ما إذا كانا نفس الشيء.

لنبدأ باكتساب الجهد أولاً:

يتم تعريف الديسيبل (ديسيبل) على أنه 20 ضعف اللوغاريتم الأساسي -10 لنسبة بين مستويين للجهد Vout / Vin (كسب الجهد ، بعبارة أخرى).

لذلك يتم التعبير عن جميع المكاسب التي تزيد عن 1 بالديسيبل الموجب (> 0) ، ويتم التعبير عن المكاسب التي تقل عن 1 بالديسيبل السالب (<0).

دعونا نجد الكسب بالديسيبل لمثال جهاز الاستقبال السابق.

*كسب الهوائي: 5.7 (20 لوغ 5.7 = 15.1)
* مكاسب منخفضة الضوضاء: 7.5 (20 لوغ 7.5 = 17.5)
* كسب الخلاط: 4.6 (20log 4.6 = 13.3)
* إذا ربح / خسارة الفلتر: 0.43 (20log 0.43 = -7.3)
* إذا مكاسب مكبر الصوت: 12.8 (20log 12.8 = 22.1)
*ربح المستخلص: 8.7 (20 لوغ 8.7 = 18.8)
* كسب مكبر الصوت: 35.6 (20log 35.6 = 31.0)
* إجمالي الربح: 3.35229E + 05 (20log (3.35229E + 05) = 110.5)

مرة أخرى ، يمكنك جمع هذه المكاسب الفردية معًا للحصول على إجمالي الربح بالديسيبل.

اكتساب الطاقة بالديسيبل:

قبل الحديث عن اكتساب الطاقة بالديسيبل ، نحتاج إلى معرفة العلاقة بين الجهد والطاقة.

نعلم جميعًا ، بالنسبة لموجة جيبية V فولت يتم تطبيقها على حمل المقاوم R أوم ،

تستخدم معظم دوائر التردد اللاسلكي 50 أوم كمقاومة للمصدر والحمل ، لذلك إذا كان الجهد عبر المقاوم 7.07 فولت (جذر متوسط التربيع) ،

لذلك ، يكون كسب الطاقة متناسبًا مع مربع كسب الجهد ، على سبيل المثال إذا كان كسب الجهد 5 ، فسيكون كسب الطاقة 25 ، وهكذا.

يمكننا تحديد كسب الطاقة بالديسيبل أدناه:

يتم تعريف الديسيبل (ديسيبل) على أنه 10 أضعاف اللوغاريتم الأساسي -10 لنسبة بين مستويين للقدرة Pout / Pin (كسب الطاقة ، بعبارة أخرى).

هل تتعارض مع قيم dB بين كسب الجهد وكسب الطاقة؟ ستتضح الأمور إذا قرأت.

دعنا نعود لرؤية المثال السابق مرة أخرى:

* كسب الهوائي: 5.7
* مكبرات الصوت منخفضة الضوضاء (LNA): 7.5
* ارتفاع الخلاط: 4.6
* ربح / خسارة المرشح: 0.43
*مكسب مكبر الصوت: 12.8
* كسب المستخلص: 8.7
* كسب مكبر الصوت: 35.6

ترتبط جميع المكاسب / الخسائر بـ "الجهد". القيمة الخطية لجهد الهوائي مرة أخرى هي 5.7 (15.1 ديسيبل) ويكون كسب الطاقة:

!! كسب الجهد هو بالضبط نفس كسب الطاقة بالديسيبل.

لذا يمكننا إعادة كتابة هذا المثال مرة أخرى مع تحويل جميع المكاسب / الخسائر الخطية إلى "القوة":

* كسب الهوائي: 32.49 (15.1 ديسيبل)
* مكاسب منخفضة الضوضاء: 56.25 (17.5 ديسيبل)
* كسب الخلاط: 21.16 (13.3 ديسيبل)
* ربح / خسارة الفلتر: 0.18 (-7.3 ديسيبل)
* إذا كسب مكبر الصوت: 163.84 (22.1 ديسيبل)
* كسب المستخلص: 75.69 (18.8 ديسيبل)
* كسب مكبر الصوت: 1267.36 (31.0 ديسيبل)
* إجمالي الربح: 1.12379E + 11 (110.5 ديسيبل)

ومع ذلك ، فإن السبب الوحيد الذي قد يجعلك تستخدم زيادة الجهد هو أنه يمكنك بسهولة قياس الجهد باستخدام راسم الذبذبات ، ولكن من غير العملي قياس الجهد عندما يكون تردد الراديو أعلى من 500 ميجاهرتز.

لأنه قد يكون لديك مشكلة في الدقة باستخدام راسم الذبذبات لقياس الترددات اللاسلكية.

أنا لا أقول أن مرسمة الذبذبات ليست مفيدة ، لقد قلت للتو أنني لا أقيس جهد RF باستخدام مرسمة الذبذبات إذا لم يكن هناك سبب محدد لهذه الحاجة.

في أكثر من 90٪ من الوقت ، أستخدم محلل الطيف لقياس إشارة التردد اللاسلكي.

هذا موضوع لمنصب آخر.

ترتبط دائمًا قيمة الكسب التي تراها في ورقة البيانات باكتساب الطاقة بالديسيبل ، وليس كسب الجهد أو القيمة الخطية.

سنلخص هذه المقالة بمثال بسيط:

مضخم بكسب 15 ديسيبل:

منذ 15 ديسيبل = 10log (Pout / Pin)
كسب الطاقة في القيمة الخطية هو:

بوت / دبوس = 10 (15/10) = 31.62
وبما أن 15 ديسيبل = 20log (Vout / Vin)
كسب الجهد في القيمة الخطية هو:

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

آمل أن تكون قد تعلمت شيئًا من هذه المقالة. إذا كنت تعرف بوضوح كل شيء ذكرته هنا ، إذن ، تهانينا ، فأنت على الطريق الصحيح إلى مجال الترددات اللاسلكية.

إذا كنت لا تزال مرتبكًا بعد قراءة هذه المقالة لبضع مرات ، فلا تقلق ، فأنت لست وحدك ، فقط خذ نفسًا عميقًا واقرأه خطوة بخطوة مرة أخرى ، أو عد بعد قراءة المزيد من المقالات من هذه المدونة.

عاجلاً أم آجلاً سوف تتقن "ديسيبل" دون أي صعوبة.

فيما يلي بعض الصور التي أعتقد أنها ستجدها مفيدة: