Miss decibel...

[SM3BDZ]

I samspråk med en kompis häromdagen, kom vi in på begreppet decibel och hur det ska förstås.

Möjligen är det en självklarhet för många här, fast jag tror nog att det kan vara klargörande att fastslå några saker.

Inom elläran uttrycker dB effektförhållande!
Det som kan vara förvirrande är att vi vet, tumregelsmässigt. att en fördubbling av effekten = 3 dB och att en fördubbling av spänningen eller strömmen = 6 dB. Formeln för effekt är 10log(P1/P2) och för spänning och ström , 20log(U1/U2), 20log(I1/I2).

Vi kan enklast förklara att man hela tiden visar på ett effektförhållande genom att ta ohms lag till hjälp.

Om vi antar att effekten är 10W och att resistansen är 10 ohm, kan vi lösa ut spänningen över denna resistans med formeln

P =U^2/R => U^2= P*R => U=SQR(P*R)

U = SQR(10*10) = 10 Volt.

Vad skulle nu hända om vi fördubblar spänningen till 20 V? Om vi sätter in 20 V i formeln får vi:

P = 20^2/10 = 400/10 = 40W

Alltså; en fördubbling av spänningen ger en 4-dubbling av effekten = 6 dB!

Därför är formeln för dB-förhållande olika för effekt resp. spänning och ström.


Får be om ursäkt för denna morgontidiga gymnastik...

73/Lasse

 

[sm5phu]

Kan man inte säga att om man ökar spänningen med 3 dB leder detta till en ökning av effekten med 6 dB, förutsatt att motståndet är detsamma?

73,
Jonas/SM5PHU

 

[SM3BDZ]

Nja, det tycker jag inte. Då rör man bara till begreppen ännu mer. dB är och förblir ett effektförhållande!

73/Lasse

 

[SM0AOM]

Decibel är ursprungligen endast definierat som ett effektförhållande.

Sedan har "bastarden" dB som används för att uttrycka spännings- eller strömförhållanden kommit till.
Denna gäller endast när impedanserna är lika i de punkter som nivåerna jämförs mellan.

Formeln spänningsförhållandet i dB = 20Log(V2/V1) innehåller det faktum att Ohms och Joules lagar medför att effekten är proportionell mot spänningen eller strömmen i kvadrat.

73/
Karl-Arne
SM0AOM

 

[SM0KBW]

Det var ett tag sedan jag skrev något i det här forumet.

Det viktiga, som det alltid brukar vara förvirring runt är att det alltså krävs en fyrdubbling av effekten för att öka signalstyrkan en S-enhet hos motstationen.

/Bengt - SM0KBW

 

[SM3BDZ]

Ja, så blir det ju då S-metern mäter spänning, om den är kalibrerad för 6 dB = 1 S-enhet, vilket den dessvärre väl inte är särskilt ofta...

73/Lasse

 

[sm5phu]

Nja, det tycker jag inte. Då rör man bara till begreppen ännu mer.

OK, det var nog inte så väl genomtänkt av mig.
Likväl kan det vara användbart att uttrycka både det ena och det andra i dB, exempelvis bandbredd i länkbudgetberäkningar. (Men då handlar det indirekt fortfarande om effekt.)

Jag har i alla fall illustrerat att ditt klargörande var behövligt...

73,
Jonas/SM5PHU

 

[SM4HFI]

När vi har kurs på SK4AO brukar jag bara lära ut två dB-värden, 3 dB och 10 dB. 3 dB är ungefär en fördubbling av effekten. 10 dB är exakt 10 gånger effekten. Resten av heltals-dB får man fram med att addera eller subtrahera 10 och 3. 10 valfritt antal gånger, men 3 inte fler än 5 gånger. Max fel får man vid t ex 15 dB. 3 + 3 + 3 + 3 + 3 dB ger 2 x
2 x 2 x 2 x 2 = 32 gånger.
Från andra hållet...
10 + 10 + 10 - 3 - 3 - 3 - 3 - 3 ger
10 x 10 x 10 / 2 / 2 / 2 / 2 / 2, successivt resultat blir
10, 100, 1000, 500, 250, 125, 62.5 och till sist 31.25 dvs några procent fel.

Med hela dB klarar man sig i praktiken bra utan logaritmer. Decimaler har jag inte hittat nån genväg för, har nån annan?

För alla puritanister, jag satte medvetet decimalpunkt ovan bara för att lättare skilja decimal från skiljetecknet i uppräkningen av värden. Normalt sett använder jag förstås decimalkomma. Bara så ni slipper gnälla på just det...

Just antal dB för en fördubbling är ganska lätt att lära sig numeriskt med bra noggrannhet. Som minnesbild för 10-logaritmen för två som är ganska nära 0,30103, rita en stor nolla, tänk kommatecknet, sprid sedan ut decimalerna tvärs över nollan med treorna precis på utsidan av stora nollan så får ni se. Sen kommer även ni ihåg hur många dB en fördubbling av effekten är, med 4 decimaler. Faktiskt med 8 decimaler, sista trean är 299956!! Onödig kunskap som en hängiven tekniklärare på gymnasiet lyckades få att fastna...

Hälsningar /Jan

 

[sm5kwo]

När jag läste kursen signalteori på universitetet hade vi en lab där vi skulle använda ett instrument med dB-skala.

Jag frågade kursledaren om den visade spännings-dB eller effekt-dB.

Han tittade på mig, log stort och sa: "En decibel är alltid en decibel"...

Och det stämmer faktiskt om man tänker efter:

Ökar man en signals spänning med 3 dB så ökar även effekten med 3 dB.
Ökar man en signals spänning med 6 dB så ökar även effekten med 6 dB.

 

[SM6FUD]

Ja, så blir det ju då S-metern mäter spänning, om den är kalibrerad för 6 dB = 1 S-enhet, vilket den dessvärre väl inte är särskilt ofta...

73/Lasse

Jodå, det är inte alls helt ovanligt hos kortvågsstationer i den övre prisklassen att det stämmer mycket bra med 6dBu mellan varje S-enhet.
En S-enhet (6dBu alltså för dubblad spänning i mätpunkten i mottagaren) motsvarar 3dB effektökning hos sändaren man lyssnar på.

Smaka på den !

Däremot är det inte alls så att en S-meter är kalibrerad lika på riggarna. Skillnaderna mellan enheterna stämmer fint definitionsmässigt men utgångspunkten för S-1 ligger inte alltid på samma klämspänning på antenningången.
Därför kan man aldrig använda en S-meter för att fastställa storleksordningen på den inkommande signalens antennspänning (såvida man inte känner till kalibrerat utgångsvärdet vid S-1).

- Bengt

 

[SM3BDZ]

Jodå, det är inte alls helt ovanligt hos kortvågsstationer i den övre prisklassen att det stämmer mycket bra med 6dBu mellan varje S-enhet.
En S-enhet (6dBu alltså för dubblad spänning i mätpunkten i mottagaren) motsvarar 3dB effektökning hos sändaren man lyssnar på.

Smaka på den !

Nämen... nog smakar väl det lite konstigt...

Ett antal skribenter här har ju fastslagit att dB = dB, vare sig vi pratar om spänning, ström eller effekt! Hur förklarar du detta påstående?

73/Lasse

 

[SM3BDZ]

För övrigt är väl 6 dBu en faktisk signalnivå, som väl då knappast kan gälla som avstånd mellan S-enheter i en logaritmisk skala...

Jag förstår det då som att du med dBu menar dB(mikrovolt)!

 

[SM4UKE]

dBu används väl i audiosvängen och är då en faktiskt signalnivå. 0 dBu motsvaras av ca 0,775V som resulterar i 1 mW i 600 ohm.

Något jag stört mig på när det gäller S-metrar är att mätarutslaget ändras när man trycker in dämpning och/eller kopplar in preampen. S9 borde väl ändå vara S9 oavsett om man dämpar eller använder preamp. Jämför med hur nivån presenteras på en spektrumanalysator.

 

[SM3BDZ]

Henke, är inte det en bastard som brukar kallas 0dBVU, som studio-Nissarna använder för 0,775V, eller är jag ute och cyklar...?

73/Lasse

 

[SM4UKE]

Vad jag minns motsvarade 0 dB på VU-metern ofta i "studio-nisse-sammanhang" en signalnivå på +4 dBu på anslutningskontakten. På konsumentprylar kan signalspänningen
vara lite vadsomhelst, i allmänhet avsevärt lägre spänning.
dBu är i alla fall från 0,775 V 1 mW i 600 ohm = 0 dBm.

 

[SM6FUD]

Nämen... nog smakar väl det lite konstigt...

Ett antal skribenter här har ju fastslagit att dB = dB, vare sig vi pratar om spänning, ström eller effekt! Hur förklarar du detta påstående?

73/Lasse

Just det. Det var av denna anledningen jag förde upp just detta med S-metern. Det är en sak som i stort sett alla jag träffat brukar strunta i att prata om.
Orsaken till att man kommer i huvudbry är det faktum att eftersom instrumentet mäter spänning (av gammal vana skrev jag dBu och avser naturligtvis dBV) och amatörer talar om sändareffekten med avseende på just effektskillnader i dB så pratar man om olika saker.
S-metern visar att en ökning med en S-enhet motsvarar att sändaren man lyssnar på har ökat sin effekt med 6dB. Håll nu tungan rätt i munnen. När sändarsidan dubblat sin effekt två gånger (6dB) så har mottagarens signalspänning ökat till det dubbla.
Ni minns från tidigare att om man ska komma dubbelt så långt måste man fyrdubbla sändareffekten. Alltså fyrdubblad sändareffekt ger en adderad S-enhet.
Det är mycket viktigt när man talar om dB att förklara exakt vad man avser.
Ett ytterligare exempel är när man talar om vad en splitter gör. Är det en 3dB splitter eller en 6dB splitter? I effektsammanhang talar man om 3dB och i spännings- och strömsammanhang om 6dB. Båda gör exakt samma sak och delar upp inkommande till två lika dvs hälften. För mottagare är man inte intresserad av effektnivån på antenningången utan signalspänningen (6dB splitter) och när sändareffekten delas upp i ett stackat antennsystem talar man om effektdelning (3dB).
Det är mycket lätt att två (eller flera naturligtvis) pratar förbi varann. Missförstånd uppstår lätt.
- Bengt

 

[SM6FUD]

dBu används väl i audiosvängen och är då en faktiskt signalnivå. 0 dBu motsvaras av ca 0,775V som resulterar i 1 mW i 600 ohm.

Något jag stört mig på när det gäller S-metrar är att mätarutslaget ändras när man trycker in dämpning och/eller kopplar in preampen. S9 borde väl ändå vara S9 oavsett om man dämpar eller använder preamp. Jämför med hur nivån presenteras på en spektrumanalysator.

Nej, det är tyvärr precis så att apparatens ATTenuator dämpar inkommande signalspänning (vanligen med 20dB) och att vi har en S-meter i våra apparater beror på att vi ska kunna ha ett verktyg som berättar för oss hur mycket skillnad det är mellan inkommande signalstyrkor.
Om man ska mäta en exakt spänningsnivå måste en mätmottagare eller en spektrumanalysator användas och naturligtvis kalibrerade. Ändå går det inte att avgöra nivån hos sändareffekten på stationen man lyssnar såvida man inte känner till avståndet och samtliga i systemet ingående signaldämpande faktorer (kablar, kontakter och liknande). Man räknar då med radarekvationen och måste vid låga frekvenser bortse från naturens dämpningar och såna ting vi människor konstruerat. Reflexer i atmosfäriska lager likaså.
Endast vid mycket höga frekvenser går sådana beräkningar att utföra med någorlunda precision. Därav namnet på ekvationen.
- Bengt

 

[SM0AOM]

Just det. Det var av denna anledningen jag förde upp just detta med S-metern. Det är en sak som i stort sett alla jag träffat brukar strunta i att prata om.
Orsaken till att man kommer i huvudbry är det faktum att eftersom instrumentet mäter spänning (av gammal vana skrev jag dBu och avser naturligtvis dBV) och amatörer talar om sändareffekten med avseende på just effektskillnader i dB så pratar man om olika saker.
S-metern visar att en ökning med en S-enhet motsvarar att sändaren man lyssnar på har ökat sin effekt med 6dB. Håll nu tungan rätt i munnen. När sändarsidan dubblat sin effekt två gånger (6dB) så har mottagarens signalspänning ökat till det dubbla.
Ni minns från tidigare att om man ska komma dubbelt så långt måste man fyrdubbla sändareffekten. Alltså fyrdubblad sändareffekt ger en adderad S-enhet.
Det är mycket viktigt när man talar om dB att förklara exakt vad man avser.
Ett ytterligare exempel är när man talar om vad en splitter gör. Är det en 3dB splitter eller en 6dB splitter? I effektsammanhang talar man om 3dB och i spännings- och strömsammanhang om 6dB. Båda gör exakt samma sak och delar upp inkommande till två lika dvs hälften. För mottagare är man inte intresserad av effektnivån på antenningången utan signalspänningen (6dB splitter) och när sändareffekten delas upp i ett stackat antennsystem talar man om effektdelning (3dB).
Det är mycket lätt att två (eller flera naturligtvis) pratar förbi varann. Missförstånd uppstår lätt.
- Bengt

Det finns inget som hindrar att ett instrument mäter spänning men är kalibrerat i effekt. Detta är nog "ordningen för dagen" i de flesta mätvärdesomvandlare om man undantar termiska effektmetrar.

En skaldel av 1 dB medför en ändring av 1 dB vare sig den är är åstadkommen via en spännings- eller effektändring.

När det gäller mottagare är man intresserad av signal/brus-förhållandet vilket har en grundläggande definition som en kvot mellan två effektmått. En av dessa kan sedan vid behov uttryckas som en erforderlig signalspänning som antingen kan vara klämspänning "soft microvolts" eller "pd", eller EMK "hard microvolts" beroende på hur bra man vill att mottagarens specifikation ska se ut.

En splitter på 6 dB är en 6 dB splitter oavsett vilken definition man använder.
Tillåter man olika definitioner på effektdelning beroende på om man anser att splittern innehåller en effektdelare eller en spänningsdelare är man ute på djupt vatten och hamnar lätt i motsägelser.

Ett alldeles "bombsäkert" sätt att blir kuggad i Mikrovågsteknik eller Elektrisk Mätteknik del B är att använda sådana resonemang.

73/
Karl-Arne
SM0AOM

 

[SM3BDZ]

Just det. Det var av denna anledningen jag förde upp just detta med S-metern. Det är en sak som i stort sett alla jag träffat brukar strunta i att prata om.
Orsaken till att man kommer i huvudbry är det faktum att eftersom instrumentet mäter spänning (av gammal vana skrev jag dBu och avser naturligtvis dBV) och amatörer talar om sändareffekten med avseende på just effektskillnader i dB så pratar man om olika saker.
S-metern visar att en ökning med en S-enhet motsvarar att sändaren man lyssnar på har ökat sin effekt med 6dB. Håll nu tungan rätt i munnen. När sändarsidan dubblat sin effekt två gånger (6dB) så har mottagarens signalspänning ökat till det dubbla.
Ni minns från tidigare att om man ska komma dubbelt så långt måste man fyrdubbla sändareffekten. Alltså fyrdubblad sändareffekt ger en adderad S-enhet.
Det är mycket viktigt när man talar om dB att förklara exakt vad man avser.
Ett ytterligare exempel är när man talar om vad en splitter gör. Är det en 3dB splitter eller en 6dB splitter? I effektsammanhang talar man om 3dB och i spännings- och strömsammanhang om 6dB. Båda gör exakt samma sak och delar upp inkommande till två lika dvs hälften. För mottagare är man inte intresserad av effektnivån på antenningången utan signalspänningen (6dB splitter) och när sändareffekten delas upp i ett stackat antennsystem talar man om effektdelning (3dB).
Det är mycket lätt att två (eller flera naturligtvis) pratar förbi varann. Missförstånd uppstår lätt.
- Bengt

Visst, missförstånd är inget ovanligt, även om man menar samma sak. Jag är helt enig med dig i vad du skriver ovan, som för övrigt var det som TS ville påvisa med sitt första inlägg. Det som föranledde min reaktion var att du i ditt tidigare inlägg sa något annat:

"Ursprungligen skriven av SM6FUD
Jodå, det är inte alls helt ovanligt hos kortvågsstationer i den övre prisklassen att det stämmer mycket bra med 6dBu mellan varje S-enhet.
En S-enhet (6dBu alltså för dubblad spänning i mätpunkten i mottagaren) motsvarar 3dB effektökning hos sändaren man lyssnar på."

Antagligen ett rent skrivfel från din sida men förtjänar ändå att påpekas för att inte skapa onödig förvirring hos läsaren.

73/Lasse

 

[SM0AOM]

Man räknar då med radarekvationen och måste vid låga frekvenser bortse från naturens dämpningar och såna ting vi människor konstruerat. Reflexer i atmosfäriska lager likaså.
Endast vid mycket höga frekvenser går sådana beräkningar att utföra med någorlunda precision. Därav namnet på ekvationen.
- Bengt

Jag undrar om inte SM6FUD blandat ihop Friis utbredningsformel med radarekvationen. Radarekvationen innehåller förvisso Friis formel två gånger tillsammans med bl.a. radarmålytan och en del resonemang runt reflektiviteten.

Slutligen håller jag med SM3UKE om visningen på "S-metern". Bara för att man använt den sorgligt försummade "ATT" knappen på sin plastradio så har den mottagna signalen inte blivit 20 dB svagare i antennkontakten. Det som blivit svagare är IM-produkterna vilket var själva avsikten med "ATT"-funktionen.

Även hos "proffs-mottagare" är ofta detta felaktigt implementerat. Jag kan bara erinra mig att av mina mottagare så är det endast Telefunken E1260/Z , E1800 samt Collins 95S-1 som handskas korrekt med visningen när dämparen används.

73/
Karl-Arne
SM0AOM