dB（デシベル）は、RFフィールドで最も重要でよく使用されるスケールですが、紹介されたばかりの人にとっては理解が難しく、混乱もします。

残念ながら、この重要なスケールを完全に理解できない場合は、RF探検を進めるのが非常に困難になります。

dB、dBm、dBc、dBW、dBmW、ワット、ミリワット、ボルト、ミリボルトなどが混在するゲイン、電圧、電力の数値を処理するには、多くの場合、線形値とデシベル値の間で相互に変換する必要があります。

私は、dBを理解することの重要性を無視した若いRFフェローをたくさん見かけましたが、RF分野でさらに進んでいくには、この単純な用語をよく学ぶ必要があることに気付きました。

この簡単なチュートリアルは、デシベルでの作業と線形値での作業の違いを明確にするのに役立ちます。

対数の基本
デシベルを使用するには、対数を使用する必要があります。これは、数学の知識として最低限必要なものです。

したがって、dBについて話す前に対数について議論する必要があります。

中学校で学んだこの簡単な数学から始めましょう。

人々は数値を加算したり減算したりするときに間違いを少なくする傾向があるので、対数の利点は明白です。

次に、base = 10ログテーブルごとに、これらを確認します。

10を3の累乗で累乗すると1,000に等しいため、10の1,000を底とする対数は3になります（log10（1,000）= 3）。

これは対数の基本的な法則です。

a = 10の場合、log（c）= b、log（100）= 2、log（1,000）= 3などと書くことができます。

さて、例でさらに進みましょう：

次のように単純なレシーバーを設計しています。

簡単に比較できるように、最初に線形値を使用します。すべてのゲイン/損失は「電圧」に関連しています。

*アンテナゲイン：5.7
*低ノイズアンプ（LNA）ゲイン：7.5
*ミキサーゲイン：4.6
* IFフィルターゲイン/ロス：0.43
*IFアンプのゲイン：12.8
*復調器ゲイン：8.7
*オーディオアンプゲイン：35.6

アンテナから最終段のオーディオアンプ出力までの線形値の総ゲインは次のとおりです。

これらの数値を覚えておくことは非常に困難ですが、残念ながら、RFフィールドでは多くの数値を処理する必要があります。したがって、それらに対処するためのより簡単な方法を見つける必要があります。

次に、同じレシーバーを使用して、より簡単なルートをとりましょう。線形値を使用する代わりに、それらを対数に転送します。

*アンテナゲイン：5.7（log 5.7 = 0.76）
*低ノイズアンプゲイン：7.5（log 7.5 = 0.88）
*ミキサーゲイン：4.6（log 4.6 = 0.66）
* IFフィルターのゲイン/ロス：0.43（log 0.43 = -0.37）
*IFアンプゲイン：12.8（log 12.8 = 1.11）
*復調器ゲイン：8.7（log 8.7 = 0.94）
*オーディオアンプゲイン：35.6（log 35.6 = 1.55）
*合計ゲイン：335,229.03（ログ335,229.03 = 5.53）

対数に変換すると、線形ゲインで合計ゲイン335,229.03は5.53になります。

乗算を使用する代わりに、これらの個々のゲインを加算して、最初に対数に転送された後、はるかに小さい値と短い値で合計ゲインを取得できます。計算して覚えるのはそれほど簡単ではありませんか？

あまり好きではないかもしれない唯一の問題は、対数計算に慣れる必要があることですが、私を信じて、この強力な機能をすぐに使いこなして、毎日それを楽しむことができるでしょう。

RFフィールドでの作業に真剣に取り組んでいる場合は、絶対に使用しないでください。

実際のところ、RFフィールドで1年間または2年間作業すると、線形値を使用することはありません。

使用するのは「dB」だけです。

dBの基本
この便利な用語「dB」を続けましょう。これは、RFプロジェクトで作業するときに常に使用するものです。

dB単位の電圧ゲイン：
電圧利得と電力利得について別々に説明し、それらをまとめて同じものかどうかを確認する必要があります。

最初に電圧ゲインから始めましょう：

デシベル（dB）は、20つの電圧レベルVout / Vinの比率（言い換えれば、電圧ゲイン）の10を底とする対数のXNUMX倍として定義されます。

したがって、1より大きいすべてのゲインは正のデシベル（> 0）として表され、1未満のゲインは負のデシベル（<0）として表されます。

前のレシーバーの例のdB単位のゲインを見つけてみましょう。

*アンテナゲイン：5.7（20log 5.7 = 15.1）
*低ノイズアンプゲイン：7.5（20log 7.5 = 17.5）
*ミキサーゲイン：4.6（20log 4.6 = 13.3）
* IFフィルターのゲイン/ロス：0.43（20log 0.43 = -7.3）
* IFアンプゲイン：12.8（20log 12.8 = 22.1）
*復調器ゲイン：8.7（20log 8.7 = 18.8）
*オーディオアンプゲイン：35.6（20log 35.6 = 31.0）
*合計ゲイン：3.35229E + 05（20log（3.35229E + 05）= 110.5）

繰り返しますが、これらの個別のゲインを合計して、dB単位の合計ゲインを取得できます。

dB単位の電力ゲイン：

dB単位の電力ゲインについて説明する前に、電圧と電力の関係を知る必要があります。

抵抗負荷Rオームに適用される正弦波Vボルトの場合、

ほとんどのRF回路はソースおよび負荷インピーダンスとして50オームを使用するため、抵抗の両端の電圧が7.07V（rms）の場合、

したがって、電力利得は電圧利得の5乗に比例します。たとえば、電圧利得が25の場合、電力利得はXNUMXになります。

電力ゲインをdBで定義できます。

デシベル（dB）は、10つの電力レベルPout / Pinの比率（言い換えれば、電力利得）の10を底とする対数のXNUMX倍として定義されます。

電圧利得と電力利得の間のdB値と混同していませんか？読んでいけば物事は明らかになります。

前の例をもう一度見てみましょう。

*アンテナゲイン：5.7
*低ノイズアンプ（LNA）ゲイン：7.5
*ミキサーゲイン：4.6
* IFフィルターゲイン/ロス：0.43
*IFアンプのゲイン：12.8
*復調器ゲイン：8.7
*オーディオアンプゲイン：35.6

すべてのゲイン/損失は「電圧」に関連しています。アンテナ電圧の線形値も5.7（15.1 dB）であり、電力利得は次のようになります。

!!電圧ゲインは、dB単位のパワーゲインとまったく同じです。

したがって、この例をもう一度書き直すと、すべての線形ゲイン/損失が「power」に転送されます。

*アンテナゲイン：32.49（15.1 dB）
*低ノイズアンプゲイン：56.25（17.5 dB）
*ミキサーゲイン：21.16（13.3 dB）
* IFフィルターのゲイン/ロス：0.18（-7.3 dB）
* IFアンプゲイン：163.84（22.1 dB）
*復調器ゲイン：75.69（18.8 dB）
*オーディオアンプゲイン：1267.36（31.0 dB）
*合計ゲイン：1.12379E + 11（110.5 dB）

ただし、電圧ゲインを使用する唯一の理由は、オシロスコープを使用して電圧を簡単に測定できるためですが、無線周波数が500 MHzより高い場合に電圧を測定することは実際的ではありません。

オシロスコープを使用して無線周波数を測定すると、精度の問題が発生する可能性があるためです。

オシロスコープが役に立たないと言っているのではなく、この必要性に特別な理由がない限り、オシロスコープを使用してRF電圧を測定しないと言っただけです。

90％以上の時間、スペクトラムアナライザーを使用してRF信号を測定しています。

これは別の投稿の件名です。

データシートに表示されるゲイン値は、常に電圧ゲインや線形値ではなく、dB単位の電力ゲインに関連しています。

この記事を簡単な例で要約します。

15 dBのゲインを持つアンプ：

15 dB = 10log（Pout / Pin）なので
線形値での電力ゲインは次のとおりです。

Pout / Pin = 10（15/10）= 31.62
そして15 dB = 20log（Vout / Vin）なので
線形値の電圧ゲインは次のとおりです。

Vout / Vin = 10（15/20）= 5.62
そして、5.622 = 31.62

この記事から何かを学んでいただければ幸いです。私がここで述べたすべてをすでにはっきりと知っているなら、おめでとうございます、あなたはRF分野への正しい道を進んでいます。

この記事をXNUMX、XNUMX回読んでも混乱する場合は、心配する必要はありません。一人ぼっちではありません。深く息を吸って、段階的にもう一度読むか、次の記事を読んでから戻ってきてください。このブログ。

遅かれ早かれ、難なく「dB」をマスターするでしょう。

以下は、役立つと思われるいくつかの画像です。