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डेसीबल के लिए आरएफ इंजीनियर गाइड

Date:2019/10/11 10:59:45 Hits:


आरएफ डिजाइन और परीक्षण के संदर्भ में डेसीबल और इसके वेरिएंट के बारे में जानें।
RF इंजीनियरिंग, सभी वैज्ञानिक विषयों और उपविषयकताओं की तरह, इसमें विशेष शब्दावली का थोड़ा सा समावेश है। आरएफ की दुनिया में काम करते समय आपको सबसे महत्वपूर्ण शब्दों में से एक "डीबी" (और इसके कुछ संस्करण) की आवश्यकता होगी। यदि आप एक RF प्रोजेक्ट में गहराई से उलझ गए हैं, तो आप पा सकते हैं कि "dB" शब्द आपके अपने नाम के समान ही परिचित हो जाता है।

जैसा कि आप शायद जानते हैं, डीबी का मतलब डेसिबल है। यह एक लघुगणक इकाई है जो अनुपात का उल्लेख करने का एक सुविधाजनक तरीका प्रदान करती है, जैसे कि इनपुट सिग्नल के एम्पलीट्यूड और आउटपुट सिग्नल के बीच का अनुपात।


हम डेसीबल के सामान्य विवरण को कवर नहीं करेंगे क्योंकि वे एएसी इलेक्ट्रिक सर्किट पाठ्यपुस्तक के इस पृष्ठ पर पहले से ही उपलब्ध हैं। इसके बजाय, हम आरएफ सिस्टम के विशिष्ट संदर्भ में डेसीबल के व्यावहारिक पहलुओं पर ध्यान केंद्रित करेंगे।


सापेक्ष, निरपेक्ष नहीं
यह भूलना आसान है कि डीबी एक सापेक्ष इकाई है। आप यह नहीं कह सकते कि, "आउटपुट पावर 10 dB है।"

वोल्टेज एक पूर्ण माप है क्योंकि हम हमेशा एक संभावित अंतर की बात करते हैं, अर्थात, दो बिंदुओं के बीच की क्षमता में अंतर; आमतौर पर हम एक 0 V ग्राउंड नोड के संबंध में एक नोड की क्षमता का उल्लेख कर रहे हैं। वर्तमान भी एक पूर्ण माप है क्योंकि इकाई (एम्पीयर) में एक विशिष्ट राशि के संबंध में एक विशिष्ट राशि होती है। इसके विपरीत, डीबी एक इकाई है जिसमें दो संख्याओं के बीच अनुपात का लघुगणक शामिल होता है। एक सीधा उदाहरण एम्पलीफायर लाभ है: यदि इनपुट सिग्नल की शक्ति 1 W है और आउटपुट सिग्नल की शक्ति 5 W है, तो हमारे पास 5 का अनुपात है:


इस प्रकार, यह एम्पलीफायर 7 dB को पावर गेन प्रदान करता है - अर्थात, आउटपुट सिग्नल स्ट्रेंथ और इनपुट सिग्नल स्ट्रेंथ के बीच का अनुपात 7 dB के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।


डीबी क्यों?
यह निश्चित रूप से डीबी के उपयोग के बिना आरएफ सिस्टम को डिजाइन और परीक्षण करना संभव होगा, लेकिन व्यवहार में डीबी हर जगह हैं। एक लाभ यह है कि डीबी स्केल हमें बहुत बड़ी संख्याओं का उपयोग किए बिना बहुत बड़े अनुपातों को व्यक्त करने की अनुमति देता है: एक्सएनयूएमएक्स की एक शक्ति लाभ केवल एक्सएनयूएमएक्स डीबी है। इसके अलावा, सिग्नल श्रृंखला का कुल लाभ या हानि आसानी से डीबी डोमेन में गणना की जाती है, क्योंकि व्यक्तिगत डीबी आंकड़े केवल जोड़ दिए जाते हैं (जबकि यदि हम सामान्य अनुपात के साथ काम कर रहे थे तो गुणा की आवश्यकता होगी)।

एक और लाभ यह है कि हम अपने अनुभव से फ़िल्टर के साथ परिचित हैं। आरएफ सिस्टम आवृत्तियों के चारों ओर घूमते हैं और विभिन्न तरीकों से आवृत्तियों को उत्पन्न, नियंत्रित या घटकों और परजीवी सर्किट तत्वों द्वारा प्रभावित किया जाता है। डीबी स्केल इस तरह के संदर्भ में सुविधाजनक है क्योंकि आवृत्ति प्रतिक्रिया प्लॉट सहज और नेत्रहीन जानकारीपूर्ण होती है जब आवृत्ति अक्ष एक लघुगणकीय पैमाने का उपयोग करता है और आयाम अक्ष डीबी पैमाने का उपयोग करता है।




अलग-अलग बैंड-पास फिल्टर की भयावह प्रतिक्रिया दिखाती एक बोडे साजिश। एनालॉगडायलॉग की छवि शिष्टाचार।
 

जब डीबी निरपेक्ष होता है
हमने स्थापित किया है कि dB एक अनुपात है और इस प्रकार किसी सिग्नल की पूर्ण शक्ति या आयाम का वर्णन नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, यह डीबी और गैर-डीबी मानों के बीच लगातार आगे पीछे होना अजीब होगा, और शायद इसीलिए आरएफ इंजीनियरों ने डीबीएम इकाई विकसित की है।

हम केवल एक नई इकाई बनाकर "अनुपात केवल" समस्या से बच सकते हैं जिसमें हमेशा एक संदर्भ मूल्य शामिल होता है। DBm के मामले में, संदर्भ मान 1 mW है। इस प्रकार, अगर हमारे पास एक 5 mW सिग्नल है और हम dB के दायरे में रहना चाहते हैं, तो हम इस सिग्नल को 7 dBm की शक्ति के रूप में वर्णित कर सकते हैं:


आप निश्चित रूप से dBm की अवधारणा से खुद को परिचित करना चाहते हैं। यह वास्तविक जीवन आरएफ प्रणाली के विकास में उपयोग की जाने वाली एक मानक इकाई है, और यह बहुत सुविधाजनक है जब, उदाहरण के लिए, आप एक लिंक बजट की गणना कर रहे हैं, क्योंकि डीबी में व्यक्त किए गए लाभ और हानि बस में व्यक्त उत्पादन शक्ति से जोड़ा या घटाया जा सकता है dBm।

एक dBW इकाई भी है; यह 1 mW के बजाय संदर्भ मान के लिए 1 W का उपयोग करता है। आजकल अधिकांश आरएफ इंजीनियर अपेक्षाकृत कम-बिजली प्रणालियों के साथ काम कर रहे हैं, और यह संभवतः समझाता है कि डीबीएम अधिक सामान्य क्यों है।


अधिक डीबी वेरिएंट
दो अन्य dB- आधारित इकाइयाँ dBc और dBi हैं।

1 mW जैसे एक निश्चित मान के बजाय, dBc संदर्भ के रूप में वाहक सिग्नल की ताकत का उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, चरण शोर (इस अध्याय के पृष्ठ 2 में चर्चा की गई) dBc / Hz की इकाइयों में बताई गई है; इस इकाई का पहला भाग इंगित करता है कि एक विशिष्ट आवृत्ति पर चरण शोर शक्ति को वाहक की शक्ति के संबंध में मापा जा रहा है (इस मामले में "वाहक" नाममात्र आवृत्ति पर संकेत शक्ति को संदर्भित करता है)।

एक आदर्श बिंदु-स्रोत एंटीना ट्रांसमीटर सर्किट से एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा प्राप्त करता है और इसे सभी दिशाओं में समान रूप से प्रसारित करता है। इन "आइसोट्रोपिक" एंटेना को शून्य लाभ और शून्य हानि माना जाता है।

अन्य एंटेना, हालांकि, कुछ दिशाओं में विकिरणित ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, और इस अर्थ में एक एंटीना में "लाभ" हो सकता है। एंटीना वास्तव में सिग्नल में शक्ति नहीं जोड़ रहा है, लेकिन यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण पर ध्यान केंद्रित करके संचारित शक्ति को प्रभावी ढंग से बढ़ाता है। संचार प्रणाली के अभिविन्यास के अनुसार (जाहिर है यह अधिक व्यावहारिक है जब एंटीना डिजाइनर ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच स्थानिक संबंध जानता है)।


DBi इकाई एंटीना निर्माताओं को एक "लाभ" आंकड़ा निर्दिष्ट करने की अनुमति देती है जो कभी-कभी लोकप्रिय डीबी पैमाने का उपयोग करती है। हमेशा की तरह, हमें dB के साथ काम करते समय एक अनुपात की आवश्यकता होती है, और dBi के मामले में, एक आइसोट्रोपिक एंटीना के लाभ के संदर्भ में एंटीना लाभ दिया जाता है।

कुछ एंटेना (जैसे कि एक परवलयिक व्यंजन के साथ) में महत्वपूर्ण मात्रा में लाभ होता है, और इस प्रकार वे आरएफ प्रणाली की सीमा या प्रदर्शन में एक योगदान दे सकते हैं।


सारांश
डीबी स्केल दो राशियों के बीच अनुपात को व्यक्त करने की एक विधि है। यह आरएफ डिजाइन और परीक्षण के संदर्भ में सुविधाजनक और व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
यद्यपि dB आंकड़े स्वाभाविक रूप से सापेक्ष हैं, लेकिन dB पैमाने के माध्यम से निरूपित मात्रा को उन इकाइयों का उपयोग करके व्यक्त किया जा सकता है जो एक मानकीकृत संदर्भ मूल्य को शामिल करते हैं।
सबसे आम निरपेक्ष डीबी इकाई डीबीएम है; यह 1 mW के संबंध में एक संकेत की dB शक्ति को दर्शाता है।
DBc इकाई संबंधित सिग्नल की शक्ति के संबंध में शक्ति व्यक्त करती है।
DBi इकाई एक आदर्श बिंदु-स्रोत ऐन्टेना की प्रतिक्रिया के सापेक्ष एंटीना का लाभ व्यक्त करती है।



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