airMAX - como são decibéis (dB) usados em sistemas de rádio?

Visão geral


Os leitores vão aprender a calcular os valores reais de decibéis (representações abstratas). Isto é particularmente importante no mundo RF onde decibéis são usados nos orçamentos de ligação.

O que são decibéis?

Decibéis são uma maneira conveniente de expressar números muito grandes ou muito pequenos. Eles pegam uma curva exponencial e fazem parecer que uma linha reta. Por si só, um decibel não significa nada. Decibéis são simplesmente usados quando representando algo. Qualquer coisa! Aqui estão apenas algumas maneiras decibéis podem representar valores "reais":

  • "dBm", uma relação de poder. 0 "dBm" referências a 1mW
  • "pad", uma proporção de população. 0 "pad" referências para 1 pessoa
  • "dBo", uma relação molecular. 0 "dBo" referências a 1 molécula de oxigênio

Você percebe o padrão? Zero "decibéis de nada" = 1 de nada.


Como os decibéis são usados?

Decibéis representam rácios compostos de dois lados (o lado decibel & lado do "mundo real"). Qualquer operação que você executar no lado do decibel, você deve executar a função relativa sobre o lado do mundo real (e vice-versa). Há regras que devem ser seguidas quando se trabalha com decibéis ou valores "reais":

  • O lado de decibel tem duas funções: adição e subtração.
  • O lado do mundo real tem duas funções: multiplicação e divisão.
  • Cada vez que decibéis são adicionados, você deve multiplicar a figura do mundo real.
  • E toda vez que decibéis são subtraídos, você deve dividir a figura do mundo real.
  • É isso!

Há um conceito conhecido como "a regra do 3 & do 10", que permite chegar a qualquer número de "mundo real" por adição/subtração 3 e/ou 10 decibéis.

  • + 3dB = 2 x número de reais
  • -3dB = número de reais ÷2
  • + 10dB = 10 x número de reais
  • -10dB = número de reais ÷10

Então se você está tentando chegar a 30dB de algo (talvez 30dBm ou 30dBo ou 30dBz), você será múltiplo a figura do mundo real por 1000! (10dB + 10dB + 10dB = x 10 x 10 x 10).

Exemplos


Alguns exemplos são fornecidos para a prática.

A radio transmitter is outputting 13dBm. How many milliwatts is this?

Where do you start when calculating decibels? When dealing with decibels, always start at ZERO. After all, 0dB = 1 of anything, right?

We start at 0dBm. How many milliwatts do we have total?
0dBm = 1mW. Now we need to get from 0dBm to 13dBm. According to the "rule of 3's & 10's," we can't add "13dBm" (it's not the rule of 13's). But, if we add by 10dBm then add by 3dBm, we have added a total of 13dBm, using just 3's & 10's! 0dBm = 1mW +3dBm = x2 _____________ 3dBm = 2mW (we're not done yet) 3dBm = 2mW +10dBm = x10 _____________ 13dBm = 20mW So, 13dBm equals 20mW.
Now try arriving at 69dBm—get ready, it's a really big number! Always start at ZERO!
0dBm = 1mW
Now what would be easiest? We could add by 3 all day and finally arrive at 69dBm, or we could add by 10 to get to 69dBm more quickly.
0dBm = 1mW
+10dBm = x10
_____________
10dBm = 10mW
10dBm = 10mW
+10dBm = x10
_____________
20dBm = 100mW
20dBm = 100mW
+10dBm = x10
_____________
30dBm = 1,000mW
30dBm = 1000mW
+10dBm = x10
_____________
40dBm = 10,000mW
40dBm = 10,000mW
+10dBm = x10
_____________
50dBm = 100,000mW
50dBm = 100,000mW
+10dBm = x10
_____________
60dBm = 1,000,000mW (really big number!)
Pause!
We're almost there. Now if we add 10dBm to 60dBm, we'll arrive at 70dBm. And since we can't subtract 1dBm from 70dBm (only 3's & 10's!), we will have to add by 3dBm now:
60dBm = 1,000,000mW
+3dBm = x2
_____________
63dBm = 2,000,000mW
63dBm = 2,000,000mW
+3dBm = x2
_____________
66dBm = 4,000,000mW
66dBm = 4,000,000mW
+3dBm = x2
_____________
69dBm = 8,000,000mW
So, 69dBm equals 8,000,000mW.

Como chegamos a essas respostas? Em ambos os exemplos, nós começamos a ZERO decibéis e usado apenas 3 & 10s para chegar a nossa resposta. Nós provamos que é muito fácil chegar a um número que é divisível por 3 ou 10. Números como 7dBm? Ou 8dBm? Ou 17dBm?

How many milliwatts does a 17dBm transmitter produce? . . .Start at ZERO!
0dBm = 1mW
+10dBm = x10
_____________
10dBm = 10mW

Pause! We're still not at 17dBm. But if we add by 10, we'll be at 20dBm. And if we add by 3 twice, we'll arrive at 16dBm. And we can't add by 1! Only 3's & 10's. This is where subtraction becomes important. If we add by 10, we arrive at 20dBm. But, we can subtract 3 from 20, and we arrive at 17dBm! Just remember to divide the "real-world side" whenever you subtract from the decibel side. 10dBm = 10mW +10dBm = x10 _____________ 20dBm = 100mW 20dBm = 100mW -3dBm = ÷2 _____________ 17dBm = 50mW

Então, 17dBm = 50mW. Há momentos em que chegar à resposta, você precisará adicionar, bem como subtrair para chegar à resposta final. Aqui está outro exemplo:

21dBm = ??? mW? Start at ZERO.
0dBm = 1mW
+10dBm = x10
_____________
10dBm = 10mW
10dBm = 10mW
+10dBm = x10
_____________
20dBm = 100mW
20dBm = 100mW
+10dBm = x10
_____________
30dBm = 1,000mW
30dBm = 1,000mW
-3dBm = ÷2
_____________
27dBm = 500mW
27dBm = 500mW
-3dBm = ÷2
_____________
24dBm = 250mW
24dBm = 250mW
-3dBm = ÷2
_____________
21dBm = 125mW
So, 21dBm = 125mW.

Conceitos gerais de lembrar:

  • + 3dB... x 2
  • + 10dB... x 10
  • -3dB... ÷2
  • -10dB... ÷10
  • Sempre começa do ZERO!
  • Além disso, quando calcular um decibel com "menos" assinar na frente (ex.-85dBm), entendo que este não é um valor negativo! Ele simplesmente representa uma fração! (-85dBm = .0000000032mW)