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在射频设计和测试中了解分贝(Decibel，dB)及其各种说法。 像所有科学学科和子学科一样，RF（射频）工程涉及相当多的专业术语。 在RF（射频）领域工作时，您需要使用的最重要的单词之一是“ dB”（及其某些变体版本的其它说法）。 如果您在RF（射频）项目中有根深蒂固地参与，则可能会发现“ dB”一词与您自己的名字一样熟悉。 您可能知道，dB代表分贝。 它是一个对数单位，提供了一种方便的方式来引用比率，例如输入信号和输出信号的幅度之间的比率。 我们不会介绍分贝的一般细节， 相反，我们将专注于RF系统特定环境中的分贝(Decibel，dB)的实际应用方面的知识。 相对而非绝对容易忘记dB是一个相对单位。 您不能说“输出功率是10 dB。” 电压是绝对的量度单位，因为我们总是说电位差，即两点之间的电位差; 通常，我们指的是一个节点相对于0 V接地节点的电位。 电流也是绝对测量单位，因为单位（安培，amperes）涉及特定时间量的特定电荷量。 相反，dB是一个涉及两个数字之比的对数的单位。 一个简单的例子就是放大器增益：如果输入信号的功率为1 W，输出信号的功率为5 W，则这个比率为5： 因此，该放大器提供了7 dB的功率增益-即，输出信号强度与输入信号强度之间的比率可以表示为7 dB。 为什么要用dB？在不使用dB的情况下设计和测试RF系统当然是可能的，但实际工程应用中dB随处可见。一个优点是dB刻度允许我们不用很大的数字就能表达非常大的比率：例如1,000,000的功率增益仅为60 dB。同样，信号链的总增益或损耗很容易在dB域中计算，因为只需将各个dB数字相加即可（而如果使用普通的十进制比率数值，则需要相乘）。 另一个优势是我们从滤波器的经验中熟悉的东西。 RF（射频）系统包括围绕着频率以及由组件和寄生电路元件产生，控制或影响频率的各种方式。在这种情况下，dB标度很方便，因为当频率轴使用对数标度而幅度轴使用dB标度时，频率响应图清楚且直观。 波特图显示了不同带通滤波器的幅度响应。图片由AnalogDialogue提供 当dB为绝对值时我们已经确定dB是一个比率，因此无法描述信号的绝对功率或幅度。但是，不断地在dB和非dB值之间来回切换是很尴尬的，也许这就是RF工程师经常也会采用dBm单位的原因。 我们可以通过简单地创建一个始终包含参考值的新单位来避免“只有比率”的应用问题。在dBm的情况下，这个参考值为1 mW。因此，如果我们有一个5 mW的信号，并且希望继续待在射频工程师熟悉的dB的领域内，则可以将该信号描述为具有7 dBm的功率： 您一定要熟悉dBm的概念，因为这是现实生活中的射频系统开发中使用的标准单位，例如，在计算链路预算时，它非常方便，因为以dB表示的增益和损耗可以简单地与以dBm表示的输出功率之间相加或相减来得到。 还有一个dBW单位。它使用1 W作为参考值，而不是1 mW。如今，大多数RF工程师正在设计和使用功率相对较低的射频系统，这也许可以解释为什么dBm更常见的原因。 更多dB的变体单位另外两个基于dB的单位是dBc和dBi。 dBc使用载波信号的强度作为参考，而不是固定值（例如1 mW）为参考。例如，相位噪声以dBc / Hz为单位来报告：该单位的第一部分表示相对于载波功率正在测量特定频率下的相位噪声功率（在这种情况下，“载波”是指标称频率下的信号强度）。 理想的点源天线从发射机电路接收一定量的能量，并在所有方向上均等地辐射。这些“各向同性”天线被认为具有零增益和零损耗。 但是，可以将其他天线设计为能将辐射能量集中在某些特定的方向上，从这个意义上说，天线可以是具有“增益（gain）”的。该天线实际上并未向信号增加功率，但是它通过集中电磁辐射来等效地增加了发射功率。根据通信系统的方向（显然，当天线设计人员知道发射机和接收机之间的空间对应关系时，这更为实用）。 图片来自蒂莫西·卡特尔（Timothy Truckle）。在这里，您可以看到辐射能量的不均匀分布 dBi单元允许天线制造商指定使用广受欢迎的dB刻度的“增益”数字。与往常一样，在使用dB时，我们需要一个比率；在dBi的情况下，天线增益是根据各向同性天线的增益给出的。 某些天线（例如带有抛物线形天线的天线）具有显著的增益，因此它们可以对RF系统的覆盖范围或性能做出不小的贡献。 总结1、dB标度是一种表示两个量之比的方法。它方便且广泛地用于RF设计和测试环境中。 2、尽管dB数值本质上是相对的，但绝对数量可以通过使用标有标准参考值的单位通过dB标度来表示。 3、最常见的绝对dB单位是dBm。它传达的相对信号的dB功率约为1 mW。 4、dBc单位表示相对于相关信号载波功率的功率。 5、dBi单位表示相对于理想点源全向天线响应的天线增益。 |
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