بالنسبة لأي شخص يدخل مجال هندسة الترددات الراديوية (RF) أو الاتصالات، فإن أحد العقبات الأولى والأكثر إرباكًا هو فهم قياس الطاقة. في حين أن بقية العالم يقيس الطاقة الكهربائية ببساطة بالواط (W)، يتحدث مهندسو الترددات الراديوية باستمرار بـ “ديسيبل مللي واط” (dBm).
يعد فهم العلاقة بين الواط والديسيبل مللي واط، ومعرفة كيفية التحويل بينهما، مهارة أساسية لتصميم واختبار واستكشاف الأخطاء وإصلاحها في أي نظام لاسلكي.
هل تبحث عن مضخمات؟
نقدم حلولاً تصل إلى 40 جيجا هرتز.
الواط مقابل ديسيبل مللي واط: ما هو الفرق؟
لفهم التحويل، يجب علينا أولاً تحديد الوحدتين:
- الواط (W): هذا مقياس خطي للطاقة المطلقة. إذا ضاعفت الطاقة، يتضاعف عدد الواط. إنه أمر مباشر ولكنه قد يصبح مرهقًا عند التعامل مع التغيرات الشديدة في الطاقة الشائعة في أنظمة الترددات الراديوية.
- ديسيبل مللي واط (dBm): هذا مقياس لوغاريتمي للطاقة المطلقة، يُشار إليه تحديدًا بـ 1 مللي واط (1 mW). يرمز “dB” إلى ديسيبل (النسبة اللوغاريتمية)، ويرمز “m” إلى مللي واط (النقطة المرجعية).
لماذا يستخدم مهندسو الترددات الراديوية ديسيبل مللي واط؟
في نظام الترددات الراديوية، يمكن أن تتغير طاقة الإشارة بشكل كبير. قد يولد جهاز الإرسال طاقة هائلة تبلغ 1000 واط، ولكن بحلول الوقت الذي تقطع فيه هذه الإشارة أميالاً عبر الهواء وتصل إلى هوائي الاستقبال، قد تنخفض إلى 0.000000001 واط.
يتطلب حساب مكاسب النظام (التضخيم) والخسائر (توهين الكابل أو فقدان المسار في المساحة الحرة) باستخدام الواط الخطي عمليات ضرب وقسمة معقدة بأرقام كبيرة جدًا وصغيرة جدًا.
لأن ديسيبل مللي واط لوغاريتمي، فإنه يبسط الرياضيات. بدلاً من الضرب والقسمة، يمكن لمهندسي الترددات الراديوية ببساطة جمع وطرح قيم الديسيبل لحساب الطاقة الإجمالية في أي نقطة في النظام.
صيغة التحويل
تعتمد العلاقة الرياضية بين الواط وديسيبل مللي واط على اللوغاريتمات ذات الأساس 10. إليك الصيغ القياسية المستخدمة في الصناعة:
لتحويل الطاقة الخطية بالمللي واط إلى ديسيبل مللي واط، تكون الصيغة: الطاقة (dBm) = 10 * log10(الطاقة بالمللي واط)
لتحويل ديسيبل مللي واط مرة أخرى إلى مللي واط، تكون الصيغة: الطاقة (مللي واط) = 10 ^ (الطاقة بـ dBm / 10)
(ملاحظة: يمثل الرمز “^” الأس، مما يعني “10 مرفوعة لقوة…”)
“قاعدة 10 و 3” (اختصار الترددات الراديوية)
في حين أن الصيغة ضرورية، نادرًا ما يستخدم مهندسو الترددات الراديوية ذوو الخبرة آلة حاسبة للتحويلات الأساسية. بدلاً من ذلك، يحفظون “قاعدة 10 و 3″، مما يجعل الرياضيات الذهنية سريعة بشكل لا يصدق:
- +10 dBm يضرب الطاقة في 10.
- -10 dBm يقسم الطاقة على 10.
- +3 dBm يضرب الطاقة في 2 (يضاعفها).
- -3 dBm يقسم الطاقة على 2 (ينصفها).
نقطة البداية: 0 dBm تساوي بالضبط 1 مللي واط (1 mW).
مثال للحساب: إذا كان لديك إشارة 30 dBm، فكم واط يبلغ ذلك؟ بدءًا من 0 dBm (1 mW)، تضيف 10 ثلاث مرات (+10، +10، +10). بالمصطلحات الخطية، هذا يعني الضرب في 10 ثلاث مرات: 1 mW * 10 * 10 * 10 = 1000 mW. 1000 مللي واط تساوي بالضبط 1 واط. لذلك، 30 dBm = 1 واط.
أسئلة مكررة (FAQ)
س 1: ما هي طاقة الترددات الراديوية لـ 0 dBm؟ بحكم التعريف، 0 dBm تساوي بالضبط 1 مللي واط (0.001 واط). إنها النقطة المرجعية القياسية لجميع حسابات dBm.
س 2: هل يمكن أن يكون dBm رقمًا سالبًا؟ نعم. لا تعني القيمة السالبة لـ dBm “طاقة سالبة” (وهو أمر مستحيل ماديًا). نظرًا لأنه مقياس لوغاريتمي، فإن قيمة dBm السالبة تمثل ببساطة مستوى طاقة مطلق أقل من 1 مللي واط. على سبيل المثال، -30 dBm يساوي 0.001 مللي واط (أو 1 ميكرو واط).
س 3: لماذا نستخدم dBm بدلاً من dBW؟ يستخدم dBW واطًا واحدًا كنقطة مرجعية له بدلاً من 1 مللي واط. في حين يُستخدم dBW أحيانًا في أنظمة البث عالية الطاقة جدًا، فإن dBm هو المعيار العالمي لمعظم الاتصالات التجارية والشبكات وبيئات الاختبار لأن حساسيات المستقبل النموذجية ومخرجات المكونات منخفضة الطاقة أقرب بكثير إلى نطاق المللي واط.