Децибелы в области электромагнитной совместимости
В области электромагнитной совместимости электрофизические параметры:
- кондуктивная помехоэмиссия– напряжение измеряется в вольтах В, а ток– в амперах А;
- излучаемая помехоэмиссия– напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр (В/м);
- напряженность магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м).
Диапазон этих величин в измерениях электромагнитной совместимости может быть весьма широкий. Например, кондуктивная помехоэмиссия может иметь значения в диапазоне от 1 мкВ до 100 В. В этом динамическом диапазоне представлено более восьми порядков величин (108). Таких величин широкого диапазона удобно выражать в децибелах (дБ).
Например, диапазон тока 108А равен 160 дБ. Существуют и другие причины для выражения ЭМС величин в децибелах.
Пример кондуктивной помехоэмисси представлен ниже, где уровень эмиссии измеряется в дБмкВ или dBuV.
Пример излучаемoй помехоэмисси напряженностьи электрического поля представлен ниже, где уровень эмиссии измеряется в дБмкВ/м или dBuV/м.
Абсолютные уровни мощности, напряжения или тока, выраженные в децибелах, дают значения относительно некоторого опорного значения. Например, значение напряжения обычно выражается относительно 1 мкВ и обозначается как 1 дБмкВ:
Например, значение напряжения 1 В равно 120 дБмкВ, поскольку
Обычно говорят, что «1 В равен 120 дБ относительно 1 мкВ» или «1 В на 120 дБ выше 1 мкВ».
Аналогично значение 350 мВ равно:
Если абсолютное значение менее 1 мкВ то это дает отрицательное значение децибел. Например, значение 0,1 мкВ равно –20 дБмкВ.
Другие величины измеряются в стандартных единицах измерения: дБм В (относительно 1 мВ), дБмА (относительно 1мА) и в дБмкА (относительно 1 мкА). Это дается выражениями:
Мощность выражается по отношению к микроваттам (дБмкВт) или относительно милливатта (дБмВт, или равнозначное обозначение дБм), как, например:
Заметим, что при обозначениях относительных величин напряжения и тока используются обозначения дБмВ, дБмА, за исключением обозначения мощности, дБм, например:
15 мВ = 15000 мкВ = 83,52 дБмкВ = 23,52 дБмВ
630 мА = 630000 мкА = 115,99 дБмкА = 55,99
250 мВт = 250000 мкВт = 53,98 дБмкВт = 23,98 дБм
Обозначение дБм используется как более простая запись обозначения дБмВт.
Излучающее электромагнитное поле приводится в терминах (значениях) напряженности электрического поля, которое измеряется в вольтах на метр, В/м, или в значениях напряженности магнитного поля, имеющую единицы измерения ампер на метр, А/м. Относительные единицы измерения в задачах ЭМС сводятся к 1 мкВ/м, 1 мВ/м, 1 мкА/м или 1 мА/м, как дБмкВ/м, дБмВ/м, дБмкА/м и дБмА/м соответственно. Например, один из пределов, разрешенный нормативными документами напряженности излучаемого электрического поля, равен 100 мкВ/м. Это значение преобразуется к 40 дБмкВ/м. Соответственно данные единицы измерения преобразуются таким же образом для напряжения и тока:
Конвертация
Важно уметь конвертировать единицы измерения, приведенные в децибелах, в их абсолютные значения.
Вольт = 10ДБмкВ/20 × 10–6,
Вольт = 10ДБмВ/2О ×10–3,
Вольт = 10ДБмкВ/10 × 10–6,
Вольт = 10ДБмВ/10 × 10–3.
Чтоб перевести децибелы в их абсолютные значения надо выполнит три простые действие:
1. Поделить величину, подлежащую преобразованию, на 20 (если это напряжение или ток) или на 10 (если это мощность).
2. Возвести число 10 в степень, определяемую результатами первого шага.
3. Умножить результат на 10–6 для дБмкВ, дБмкВт и дБмкА или на 10–3 для дБмВ, дБм или дБмА.
Этих правил следует придерживаться также для величин электрического и магнитного полей в дБмкВ/м, дБмВ/м, дБмкА/м или дБмА/м, где они преобразуются подобно напряжению и току, то есть, используя выражение 20Log10.
Например:
Вольт = 1044дБмкВ/20 × 10–6 = 0,00015849 В/м = 158,49 мкВ/м.
Преимущества логарифмов
Преимущества представления в задачах ЭМС физических единиц в дБ, а не в абсолютных значениях заключаются в переводе больших чисел в меньшие и упрощении ряда преобразований. При этом используются известные свойства логарифмов.
Эти очень важные свойства делают преобразование единиц измерения в области ЭМС более простыми, если они выражены в дБ. Например, рассмотрим преобразование напряжения к дБмкВ:
Здесь преобразовано напряжение к дБВ (дБ относительно 1 В) взятием 20Log10 от напряжения, а затем прибавлением числа 120, чтобы получить значение в дБмкВ.
