Radio
Decibely
Porovnání dvou veličin stejného druhu se používá logaritmického kriteria. Decibel je logaritmická bezrozměrná jednotka, podobně jako jsou bezrozměrná třeba procenta. Obvykle se decibel používá pro vyjádření poměru nějakých hodnot veličin, čísel. I když je jednotka 1dB běžně používána, normou je povolená k užívání, není však jednotkou soustavy SI.
Jsou v podstatě dva důvody používat logaritmického poměru. Ten první je, že malým číslem porovnáme dvě čísla o značném odstupu. Ten druhý důvod vyplývá z toho, že člověk ze své přirozenosti nevnímá podněty lineárně. To znamená, zvýší-li se intenzita podnětu na dvojnásobek, že se nezvýší vjem také na dvojnásobek, ale spíše podle škály logaritmů. V následujícím si dovolím popsat několik porovnávání pomocí decibelů.
Definice logaritmu:
y = loga x je v podstatě to samé jako ax =y
Je-li a (základ logaritmu) rovný 10 hovoříme o dekadickém logaritmu, častěji pro účely porovnávání používaný než logaritmus o základu a = e. (e = 2,71828 … a stanoví se jako limita jisté posloupnosti.)
Logaritmus o základu 10 se značí log a logaritmus o základu e se značí ln. (Zpravidla.)
Příklad:
Porovnejme logaritmicky dvě hodnoty veličiny napětí U0 = 10 V, U1 = 10 kV.
a) Bez stanovení pro porovnávání pevného bodu – relativně.
b = log(10000/10) = 3
b) Stanovením pevného bodu (např. pevným bodem je 1 mV) – absolutně. Porovnáme obě hodnoty z odstavce a) s hodnotou základní 1 mV.
b1) b1 = log(10/0,001) = 4
b2) b2 = log(10000/0,001) = 7
Poznámka: Rozdíl b2 - b1 = 3 a je shodný s relativním porovnáním
Indexem 0 označme vždy výchozí veličinu a indexem 1 označme veličinu, kterou s ní, s touto výchozí, porovnáváme. Logaritmický výsledek porovnání označme B.
Abychom mohli výsledek označit v decibelech dB, používáme následujících definic. Aplikujeme je na výkon, napětí a proud.
Definice pro porovnání dvou výkonů (W):
Bp = 10 log ( P1/P0)
Definice pro porovnání dvou napětí (V):
Bu = 20 log ( U1/U0)
Definice pro porovnání dvou výkonů (A):
Bi = 20 log (I1/I0 )
Poznámka: Jednotka bel je pojmenována na počest Alexandra Grahama Bella
Je dobré si zapamatovat:
1 0 dB
10 10 dB 1/10 -10 dB
100 20 dB 1/100 -20 dB
103 30 dB 10-3 -30 dB
S přesností lepší jak 1%:
0 dB 1,0
3 dB 2,0
6 dB 4,0
9 dB 8,0
10 dB 10,0
Poznámka:
Výběr koeficientu 10 nebo 20 u logaritmu se řídí tím, že 10 je určeno pro výkonové veličiny. U výkonových veličin se předpokládá jejich časový průměr při vytvoření střední kvadratické hodnoty. Střední kvadratická hodnota je úměrná výkonu. P ~ U2, P ~ I2. Odpovídající polní veličiny lze pak získat jako odmocninu ze střední kvadratické hodnoty. Toto kriterium platí obecně.
Příklad:
Úroveň 0 - index 0 … 1 W = 1 V . 1 A
Úroveň 1 - index 1 … 100 W = 10 V . 10 A
(Poznámka: Při desetinásobném zvýšení napětí se i desetkrát zvýší proud.)
Pro porovnání výkonu, napětí i proudu - P, U, i I je poměr vždy stejný, je to 20 dB.
P1 = 100 W, P0 = 1 W , logaritmické porovnání Bp = 20 dB
U1 = 10 V, U0 = 1 V , logaritmické porovnání Bu = 20 dB
I1 = 10 A, I0 = 1 A , logaritmické porovnání Bi = 20 dB
Příklad:
Úroveň 0 … 10 W = 5 V . 2 A
Úroveň 1 … 640 W = 40 V . 16 A
Pro P, U, i I je poměr vždy stejný 18,06 dB
P1 = 640 W, P0 = 10 W , logaritmické porovnání Bp = 18,06 dB
U1 = 40 V, U0 = 5 V , logaritmické porovnání Bu = 18,06 dB
I1 = 16 A, I0 = 2 A , logaritmické porovnání Bi = 18,06 dB
Příklad:
U1 = 20 V, U0 = 10 V , Bu = 20 log(20/10) = 6,02 dB
P1 = 20 W, P0 = 10 W, Bp = 10 log(20/10) = 3,01 dB
Příklad:
Použije-li se logaritmického kritéria pro intenzitu zvuku I, pak se za výchozí hodnotu 0 dB považuje akustický výkon I0 = 10-12 W.m-2. Je to prahová a daná intenzita slyšitelnosti čistého tónu o frekvenci 1000 Hz. Pro intenzitu zvuku I1 = 10-5 W/m2 je její logaritmické měřítko s koeficientem 10
Bzi = 10 log(I1/i0) = 10 log(10-7/10-12) = 10 log 107 = 70 dB
Pro akustický tlak p daný zhuštěním a zředěním atmosférického vzduchu (polní veličina s koef. 20) zvukovými vlnami se relativní porovnání děje podle
Bzp = 20 log (p1/p2)
Poznámka: Protože I0 a p0 jsou dané hodnoty, není výsledek považován jako relativní. Referenčního akustický výkon I0 dle normy je 10 -12 W.m-2 a p0 = 2.10 -5 Pa je normalizovaný referenční akustický tlak, který odpovídá prahové citlivosti sluchu na kmitočtu 1 kHz.
Příklad:
Třístupňový zesilovač má zesílení jednotlivých stupňů a1 = 8 dB, a2 = 12 dB, a3 = 16 dB. Vstup i výstup zesilovače je koaxiální o impedanci 50 Ω. Na výstupu žádáme výkon 0,1 W.
Celkové zesílení a = a1 + a2 + a3 = 36 dB. (Výhoda je, že v decibelech určíme celkové zesílení součtem.)
Výstupní proud I12 = P1/Z , I1 = 44,72 mA .
Vstupní proud určíme z a = 20 log(I1/I0) = 36 dB, log(I1/I0) = 36/20 = 1,8
log I1 – log I0 = 1,8
log I1 = –1,3495 , log I0 = –3,1495 , I0 = 0,709 mA.
Výstupní napětí je U12 = P1 Z , U1 = 2,236 V
Vstupní napětí určíme z au = 20 log(U1/U0) = 36 dB, log (U1/U0) =36/20 = 1,8
log U1 – log U0 = 1,8
log U1 = 0,3495, log U0 = –1,4505, U0 = 0,03543 V.
Příklad:
Poznámka:
Vyzařovací diagram antény zobrazuje ve zvolené rovině buď rozložení elektrické intenzity pole nebo jindy vyzářený výkon (druhou mocninu složky pole).
Poznámka:
Anténa, jejímž diagramem je kružnice, která tedy vyzařuje energii ve všech směrech stejně, se nazývá izotropní anténa. Takováto anténa je ale pouze fikcí, protože její konstrukce je nemožná. Používá se pouze pro porovnávání.
Následující vyzařovací diagram pro horizontální rovinu je v polárních souřadnicích. Stupnice pro výkon záření - vzdálenost od počátku – radiální - je logaritmická a druhá stupnice pro úhel je ve stupních. Protože směrovost antény posuzujeme podle prošlého výkonu jednotkovou plochou, bude k poměrnému posouzení v daném směru použit desetinásobek logaritmu (r = 10 log p1/p0). r je určena jako spojnice bodu vyzařovací charakteristiky a počátku. Jeden krajní bod úsečky r je v počátku, druhý na červené čáře. Pro různé směry je r různě velké. Pro směr 0° je r největší a má asi 10 dB, což je zisk antény, který je vztažen k hladině 0 dB. Hladinu 0 dB představuje v diagramu kružnice. Jelikož v našem diagramu je vyzařovací výkon vztahován k izotropní anténě bude decibel odlišen indexem i – dBi. Kromě tohoto srovnání antény s izotropním zářičem se antény srovnávají také a půlvlnným dipólem. Potom se označují decibely dBd. V našem diagramu je také důležité určení směru, ve kterém nastane oproti hlavnímu směru pokles o 3 dB. Takové směry jsou dva +10° a – 10°, jsou vyznačeny modře a určují vyzařovací úhel. V našem případě je to 20°. 3 dB je konvence a znamená, že v tomto směru nastane pokles na jednu polovinu měrného výkonu. (Kromě tohoto srovnání antény s izotropním zářičem se antény srovnávají také a půlvlnným dipólem. Potom se označují decibely.)
Příklad:
I z následujícího vyzařovacího diagramu celovlnné antény, odvozeného teoreticky, lze vyčíst úhel φ = 47°.Radiální stupnice je lineární. Pokles o 3 dB je určen průsečíkem diagramu s kružnicí o poloměru 1,4, protože 20log 2/1,4 = asi – 3. (2 – maximální hodnota.)
Na obrázku (I. Ikrényi: Amatérské krátkovlnné antény) je teoretický vyzařovací diagram celovlnné antény. Tento diagram je sestrojen tak, že se v různých směrech (0°– 360°) vyznačí vektory intenzity elektrického pole tak, jak anténa v daném směru vysílá.
Příklad:
Šířka pásma resonančního obvodu LC je dohodnutý interval kmitočtů (f1, f2). Pro hraniční kmitočty f1, f2 platí, že napětí pro tyto kmitočty je právě o 3 dB nižší než napětí pro resonanční kmitočet f0.
Poznámka: Platí f0 = odmocnina(f1 f2). To znamená, že resonanční kmitočet f0 je geometrickým průměrem kmitočtů mezních, ne aritmetickým (f1 + f2)/2. Avšak nejsou-li kmitočty f1, f2 od sebe příliš vzdáleny, je aritmetický průměr pro běžný výpočet možno použít.
Jsou případy, kdy je žádoucí, aby byla základní úroveň daná. Potom se za jednotku dB připojí i symbol, značící základní úroveň.
Příklad:
Základ 1 Hz
Šíře pásma je 10 MHz. Vyjádřením decibely to je 70 dBHz.
Příklad:
Základ 1 s
Doba 2000 s je 33 dBs. (10 log(2000/1) ).
Příklad:
1 Hz . 1 s dává číslo.
Potom 70 dBHz + 33 dBs = 103 dB.
Příklad:
Nízkofrekvenční linka má impendanci Z = 600 Ω a základní signál P0 = 1 mW. Z toho je určeno základní napětí U02 = 600 Ω . 1 mW . U0 = asi 0,775 V.
Porovnejme U1 = 10 V.
U0 = 0,775 V, Buu= 20 log(10/0,775) =asi 22,2 dBu.
Značí se dBu a znamená to, že výpočet je vztažen k U0 = 0,775 V.
U1 = 10 V, I1 = U1/Z = 10/600 A, P1 =I1U1 = 0,166 … W, Bpm = 10 log (P1/P2) =asi 22,2 dBm. I zde dochází k odlišení značení – dBm, protože výchozí výkon je P0 = 1 mW. Dlužno dodat, že oba výsledky pro napětí i pro výkon jsou stejné.
Příklad: Převzato z Vodrážka,J.: Logaritmické veličiny
Elektronickým voltmetrem jsme naměřili na výstupu přenosového řetězce efektivní hodnotu
napětí 38,8 mV na impedančně přizpůsobené zátěži 300 Ω. Jaká tomu odpovídá absolutní
úroveň výkonu?
Nejprve vypočteme absolutní úroveň napětí dosazením U = 0,0388 mV do
Lu = 20 log(U/0,775) = 20 log (0,0388/0,775) = –26 dBu
(Poznámka: Úrovně jsou zde podle originálu značeny L. Lu úroveň napětí a Lm úroveň výkonu pro Z0 = 600 Ω, P0 = 1 mW, U0 = 0,775 V).
Pro různé impedance se výkonová úroveň přepočítá
Lm = 10 log(UP1/P0)) = 10 log((U12/Z1)/(U02/Z0)) = 20 log(U1/U0) + 10 log(Z0/Z1) = Lu + ΔZ ( v dBm)
Pro náš příklad
Lm = Lu + 10 log(Z0/Z1) = –26 + 10 log(600/300) = –23 dBm
Příklad: Převzato tamtéž
Absolutní úroveň výkonu v místě relativní úrovně nula: Jak již bylo řečeno, v zařízeních se uvádějí vzájemné vztahy jednotlivých bodů relativními úrovněmi. Místo v zařízení, k němuž ostatní hodnoty takto vztahujeme, odpovídá vztažnému výkonu P0 a má tak úroveň Lr = 0 dBr. Absolutní úroveň výkonu zjištěnou v tomto místě relativní úrovně nula označujeme Lm0. Aby byly hodnoty naměřené v jednotlivých bodech přenosového řetězce vzájemně srovnatelné, přepočítáváme je právě do vztažného bodu 0 pomocí vztahu
Lm0 = Lmx – Lrx , [dBm0; dBm, dBr]
kde Lm0 je absolutní úroveň výkonu v místě relativní úrovně nula
Lmx je změřená absolutní úroveň výkonu v místě x
Lrx je relativní výkonová úroveň místa x
V opačném případě, pokud máme některé měření definováno pro určitou úroveň Lm0, nastavíme v příslušném bodě přenosového řetězce x absolutní výkonovou úroveň
Lmx = Lm0 + Lrx [dBm; dBm0, dBr]
Význam uvedených vztahů ilustruje grafické vyjádření na obrázku. Poměry na přenosové cestě ilustruje úrovňový diagram pro telekomunikační kanál. Relativními úrovněmi jsou popsány úrovňové vztahy v zařízení (tučná čára). Ve vztažném bodě 0 je vyznačena v obrázku aktuální hodnota Lm0 = –10 dBm0. Ta se promítá do ostatních bodů (tenká čára), takže v bodě 2 s Lr2 = –7dBr bude podle vztahu 1.11 Lm2 = –17 dBm. Jsou použity dvě osy výkonové úrovně - absolutní a relativní. V telekomunikační technice se používá nejčastěji jako vztažná hodnota P0 = PN = 1mW, takže obě stupnice nabývají stejných číselných hodnot jak pro relativní tak pro absolutní úrovně.
Příklad:
Umožňuje přesněji definovat přenos po vedení. Na vstupu vedení je výkon vysílače. Vedením nastane ztráta výkonu, útlum. K přijímací straně vedení – přijímač, antena, dojde jen výkon částečný.
Asolutní výkony
na vstupu – 4 dBm je uskutečněno
na výstupu – 27 dBm je požadováno
(Pozn.: 0 dBm = 1 mW)
dovolený pokles –27 – (–4) = –23 dB
Přenos se děje přes tři sekce, jejichž útlum je popsán v dB.
1. část 7,3 dB
2. část 4,8 dB
3. část 6,9 dB
Otázka zní: Vyhovuje vedení požadavku?
Celkově je signál zeslaben o 7,3 + 4,8 + 6,9 = 19 dB, to jest o –19 – (–23) = 4 dB. Je to o 4 dB méně než je přípustné pro dobrý přenos.
Příklad:
Na anténě, kterou tvoří půvlnný dipól, se dopadem vlny z vysílače vytvoří napětí 1 mV. Anténa je koaxiálním 50 ohmovým kabelem délky 50 m o útlumu 8 dB/100m připojena k přijímači, přizpůsobení antény ke koaxiálnímu kabelu představuje ztrátu 1 dB a přizpůsobení koax. kabelu ke 300 ohmovému vstupu přijímače je také se ztrátou 1 dB.
U0 = 10-3 V
P0 = (1.10-3)2 /50 = 0,00000002 W = 2.10-8 W
a) přizpůsobení antény 1 dB
b) útlum kabelu (50 m) 4 dB
c) přizpůsobení kabelu 1 dB
celková ztráta 6 dB
B = 10 log P1/P0 = – 6 dB
– 6/10 = log P1 – log P0
log P1 = – 0,6 – 7,699 = – 8,299
P1 = 5,024.10-9 W
P1 = U12/300
U1 = √(5,024.10-9 .300) = 1,228.10-3 V
( Na 50 ohmech U1´ = 5,012 .10-4 V)
Poznámka:
Základním charakteristika kabelu je jeho chrakteristická impedance a útlum. Chrakteristická impedance je zdánlivý odpor, kterým kabel zatěžuje zařízení, k němuž je připojen. Měří se v ohmech (Ω). Pro přenos energie signálu mezi kabelem a zařízením bez odrazů je nutné, aby impedance kabelu i zařízení byly shodné. Impedance kabelu je dána materiálovými konstantami a rozměry. Útlum určuje zeslabení signálu jeho průchodem kabelem. Měří se v decibelech na 100 m délky kabelu (dB/100m). Vzhledem k tomu, že útlum se zvyšováním kmitočtu roste, používá se ještě doplňijící údaj. Je to kmitočet, pro který je útlum platný. Poškození kabelu či nekvalitně provedené připojení konektoru způsobuje změnu parametrů kabelu a důsledkem jsou odrazy. Část signálu se v tom místě odrazí a putuje kabelem zpět. Nepřenese se do zařízení, které je ke kabelu připojeno.
Příklad:
Výkonové zesílení vf zesilovače je ap = 10, vstupní šumový výkon je Pš0 = 1 mW, výstupní šumový výkon Pš1 = 15 mW. Zesilovač z výkonovým zesílením ap, který neobsahuje žádný zdroj šumu (ideální zesilovač), má na výstupu šumový výkon Pš1, rovněž ap krát větší, než je šumový výkon, přiváděný na vstup Pš1 = apPš0. V našem případě 10 mW. F je šumový součinitel a je v tomto případě roven 1.
V zadané úloze se jedná o reálný zesilovač, pro který platí Pš1 = FapPš0 , F =15/10 = 1,5 a logaritmus F = 10 log 1,5 = asi 1,76 dB.
Poznámka: Koeficient F vyjadřuje šumové vlastnosti zesilovače a nazývá se šumový součinitel (šumové číslo) daného zesilovače. Při F = 1 zesilovač nepřidává svůj vlastní šum. Šumový činitel udává, kolikrát je šumový výkon na výstupu reálného zesilovače větší, než by byl v případě, kdyby zesilovač neobsahoval žádný zdroj šumu.
Příklad :
Spojíme-li na př. dva stupně za sebou, nelze šumové číslo dvoustupňového zesilovač spočítat tak, že sečteme jednotlivá šumová čísla stupňů F1 + F2. Musíme si uvědomit, že první stupeň vkládá šumu nejvíce, tj. F1. Druhý (F2 – 1) /ap1. Zvolme šumové č. prvního stupně F1 = 4 (6,03 dB) a druhého F2 = 8 (9,03 dB), zesílení prvního ap1 = 10 a druhého ap2 = 4, potom celkové šumové číslo je Fc = F1+(F2-1)/ap1 = 4 + 0,7 = 4,7. (Je to 10 log 4,7 = 6,72 dB nikoli 6,03 dB + 9,03 dB = 15,06 dB.)
Příklad :
Třístupňový vf zesilovač. Zesílení jednotlivých stupňů je a1 = 5, a2 = 4, a3 = 20. Šumová čísla jsou F1 = 4, F2 = 8, F3 = 3. Kromě signálu je na 50 ohmový vstup přiveden šum z antény Pš0 = kTb =1,45. 10-17 W při teplotě T = 300 K a šíři pásma b = 3,5 kHz pro k = 1,38.10-23 J/deg. Pro celkové zesílení a = 5.4.20 = 400 bude na výstupu, který položíme taktéž 50 ohmů, šumový výkon Pš1 = FaPš0 = 3,19.10-14W. Šumové číslo s ohledem na skutečnost, že k šumu na výstupu nejvíce přispívají přední stupně jsme vypočítali podle vztahu F = F1 +(F2-1)/ap1 + (F3-1)/ap1ap2 = 5,5. Na výstupu požadujeme odstup napětí signálu od šumu 40 dB. Těchto 40 dB platí i pro příslušné výkony a znamená to, že P1/Pš1 = 10000. Tedy požadujeme, že výstupní výkon P1 musí být alespoň P1 = Pš1 . 104 = 3,19. 10-10 W.
Přehled hodnot zesilovače s vyjádřením v dB:
|
vstup |
výstup |
v dB |
|
P |
7,970E-13 |
3,188E-10 |
26,02 |
|
U |
6,312E-06 |
1,262E-04 |
26,02 |
|
I |
1,262E-07 |
2,525E-06 |
26,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pš |
1,449E-17 |
3,188E-14 |
33,42 |
|
Uš |
2,692E-08 |
1,262E-06 |
33,42 |
|
Iš |
5,38331E-10 |
2,52E-08 |
33,42 |
|
|
|
|
|
|
|
S/Š vstup |
v dB |
S/Š výstup |
v dB |
P |
55000,00 |
47,40 |
10000 |
40 |
U |
234,52 |
47,40 |
100 |
40 |
I |
234,52 |
47,40 |
100 |
40 |
Příklad:
Význam stupnice S, podle které se ve spojení udává slyšitelnost signálu protistanice. Následující tabulka je převzatá z údajů o zařízení doplňujícím technická data. V našem případě rozdíl mezi sousedními stupni S je 6. Někdy se používá i rozdíl jiný.
Síla sig. |
Relativní intezita |
Napětí přijatého sig. |
Výkon přijatého sig. |
||
S1 |
-48 dB |
0,20 uV |
-14 dBuV |
790 aW |
-121 dBm |
S2 |
-42 dB |
0,40 uV |
-8 dBuV |
3,2 fW |
-115 dBm |
S3 |
-36 dB |
0,79 uV |
-2 dBuV |
13 fW |
-109 dBm |
S4 |
-30 dB |
1,6 uV |
4 dBuV |
50 fW |
-103 dBm |
S5 |
-24 dB |
3,2 uV |
10 dBuV |
200 fW |
-97 dBm |
S6 |
-18 dB |
6,3 uV |
16 dBuV |
790 fW |
-91 dBm |
S7 |
-12 dB |
13 uV |
22 dBuV |
3,2 pW |
-85 dBm |
S8 |
-6 dB |
25 uV |
28 dBuV |
13 pW |
-79 dBm |
S9 |
0 dB |
50 uV |
34 dBuV |
50 pW |
-73 dBm |
S9+10 |
10 dB |
160 uV |
44 dBuV |
500 pW |
-63 dBm |
S9+20 |
20 dB |
500 uV |
54 dBuV |
5,0 nW |
-53 dBm |
S9+30 |
30 dB |
1,6 mV |
64 dBuV |
50 nW |
-43 dBm |
S9+40 |
40 dB |
5,0 mV |
74 dBuV |
500 nW |
-33 dBm |
S9+50 |
50 dB |
16 mV |
84 dBuV |
5,0 uW |
-23 dBm |
S9+60 |
60 dB |
50 mV |
94 dBuV |
50 uW |
-13 dBm |
Pozn.:
Analýsa řádku S9:
Ve stupnici S je 0 dB je stanoveno pro 50 µV napětí na vstupu přijímače, které zajistí velmi dobrý příjem, tedy stupeň 9.
20 log 50/1 = 33,979 dB 34 dBuV; 50 µV je porovnáno s 1 µV
P = U2/Z = 2500.10-12/50 = 50 pW;
10 log 50.10-12/10-3 = –73,0102 dBm 73 dBm; vztaženo 50 pW ku 1 mW
(nano n 10-9, piko p 10-12, femto f 10-15, atto a 10-18)
Pozn.:
Někdy bývá jako základ pro 0 dB stanovováno i jiné napětí např.100 μV nebo jak v následující tabulce pro příjem VKV 5 μV.
Signal |
Relative |
Received |
Received power |
||
S1 |
-48 dB |
20 nV |
-34 dBuV |
7.9 aW |
-141 dBm |
S2 |
-42 dB |
40 nV |
-28 dBuV |
32 aW |
-135 dBm |
S3 |
-36 dB |
79 nV |
-22 dBuV |
130 aW |
-129 dBm |
S4 |
-30 dB |
160 nV |
-16 dBuV |
500 aW |
-123 dBm |
S5 |
-24 dB |
320 nV |
-10 dBuV |
2.0 fW |
-117 dBm |
S6 |
-18 dB |
630 nV |
-4 dBuV |
7.9 fW |
-111 dBm |
S7 |
-12 dB |
1.3 uV |
2 dBuV |
32 fW |
-105 dBm |
S8 |
-6 dB |
2.5 uV |
8 dBuV |
130 fW |
-99 dBm |
S9 |
0 dB |
5.0 uV |
14 dBuV |
500 fW |
-93 dBm |
S9+10 |
10 dB |
16 uV |
24 dBuV |
5.0 pW |
-83 dBm |
S9+20 |
20 dB |
50 uV |
34 dBuV |
50 pW |
-73 dBm |
S9+30 |
30 dB |
160 uV |
44 dBuV |
500 pW |
-63 dBm |
S9+40 |
40 dB |
500 uV |
54 dBuV |
5.0 nW |
-53 dBm |
S9+50 |
50 dB |
1.6 mV |
64 dBuV |
50 nW |
-43 dBm |
S9+60 |
60 dB |
5.0 mV |
74 dBuV |
500 nW |
-33 |
Pro úplnost zařaďme slovní vyjádření S stupnice:
Stupeň |
S - síla |
1 |
signál na hranici slyšitelnosti |
2 |
velmi slabý signál |
3 |
slabý signál |
4 |
přijatelný signál |
5 |
téměř dobrý signál |
6 |
dobrý signál |
7 |
středně silný signál |
8 |
silný signál |
9 |
mimořádně silný signál |
Příklad:
dBW/K-Hz - je určena pro obecné vyjádření poměru signálu a šumu na spojovací cestě. Hodnota je založena na Boltzmanově konstantě vyjádřené v decibelech jako 10 log 1,38.10-23 = –228.6 dBW/K-Hz.
Výkon šumu z jednoho z předchozích příkladů jsme stanovili P = kTB
k = 1,38 . 10-23 Boltzmanova konstatnta
T teplota
B šíře pásma
Pro hodnotu 1 W, při 1 K a 1 Hz můžeme vyjádřit poměr vztahem B = 10 log = 10 log 1,38 . 10-23 = –228,60 dBW/K-Hz
Pro hodnotu 1W, pro 290 K (pokojová teplota) a 1 Hz můžeme vyjádřit vztahem B = 10 log = 10 log (1,38 . 10-23 . 290) = –204 dBW/Hz.
Pro teplotu T1 = 29 K bude B = 10 log = –214 dBW/Hz
PŘEHLED některých absolutních stupnic
dBm – dBmW dB(1 mW) — měření výkonu vztažené k 1 milliwattu
dBm(600), dBm(50), dBm(75) – totéž jako dBm, ale s ohledem na mapájecí vedení v ohmech
dBW – dB(1 W) – vztaženo k 1 wattu
0 dBW = +30 dBm;
–30 dBW = 0 dBm
dBV – dB(1 V RMS) vztaženo k 1 voltu (RMS – ef. hodnota)
dBu – dBv dB(0.775 V RMS ) vztaženo k 0,775 voltu.(Viz 600 Ω a 1 mW.)
dBmV – dB(1 mV RMS) vztaženo k 1 milivoltu
dBμV nebo dBuV – dB(1 μV RMS) vztaženo k 1 mikrovoltu.
dB(SPL) dB Sound Pressure Level vztaženo k akustickému tlaku 20 mikropascalů. Akustický tlak 20 μPa = 2.10−5 Pa představuje zvuk, který lidské ucho sotva začíná vnímat.
dB SIL dB Sound Intensity Level vztaženo k intenzitě zvuku 10−12 W/m2, kterou lidské ucho sotva začíná vnímat Bz = 10 log I1/I0
dB SWL dB Sound Power Level — srovnání zdrojů zvuku, vztaženo k intenzitě zdroje zvuku. Bp = 10 log P1/P0
dBJ nebo dB(J) energie porovnávaná s energií 1 J (joule). Někdy můžeme vyjádřit 1 J = 1 W/1 Hz (= 1 Ws) jako hustota výkonu ve spektru.
dBk nebo dB(kW) výkon porovnávaný s výkonem 1 kW
dBd nebo dB(dipole) zisk hlavního vyzařovacího směru antény se srovnává se směrem vyzařování půlvlnného dipólu
dBi nebo dB(isotropic) zisk hlavního vyzařovacího směru antény se srovnává s hypotetickou isotropní anténou, vyzařující ve všech směrech stejně
Izotropní zářič je pomyslný zdroj všesměrového vlnění stejné intenzity ve všech směrech. Zisk půlvlnného dipólu je proti izotropnímu zářiči 1,635 násobný, tedy o 2,15dB větší.
Platí dBi = 2,15 + dBd
Poznámka: Zisk dipólu je 2,15 dBi = 0 dBd
dBFS nebo dBfs dB (full scale) — používá se digitálních zařízení při měření úrovní na vstupech a výstupech. Nepracujeme zde se vztažnou hodnotou, ale porovnáváme hodnotu k maximální možné hodnotě.
Příklad:
0 dBFS je nejvyšší úroveň. Pro šesnáctibitový signál to je 65 536 (=216). Nejmenší logická hodnota 1 a odpovídá – 96,3 dBFS.
Protože 96,3 je 20log 216
dBrn dB – srovnává šum s dohodnutou úrovní (reference noise). Je li uvažovaná hladina šumu 1 pW (pikowatt) , potom platí 0 dBrn = – 90 dBm (miliwatt).
dB/100m – používá se k charakteristice kabelů pro přenos signálů. Úlum je vztažen na 100 m
Fotogalerie: Radio
Tato fotogalerie je prázdná.