Довідник, розділ 6. Децибели, потужність і чутливість
Перше, що хочеться зробити, коли зв'язок не виходить, — додати потужності. Друге, що варто зробити замість цього, — порахувати, скільки ця потужність насправді дасть.
Сто ват проти п'яти — це не «у двадцять разів краще». Це тринадцять децибелів, а на слух кореспондента — трохи більше за два бали шкали S. Різниця між «ледве чути» і «впевнено чути», але не між «немає зв'язку» і «є зв'язок».
Подивіться, скільки коштує кожен наступний ват
Верхня шкала — те, що побачить кореспондент, якщо з вашими п'ятьма ватами він чув вас на S5. Нижня — скільки коштує кожен наступний крок.
Перші кроки дешеві: від п'яти ват до десяти — три децибели, тобто пів бала, і це просто інший трансивер. Останні коштують непристойно: щоб додати ще три після чотирьохсот ват, потрібен кіловатний підсилювач, окремий ввід і терпіння сусідів — а стрілка зрушить на ті самі пів бала.
Шкала логарифмічна не тому, що так зручно рахувати, а тому, що таким є слух і такою є природа поширення. Подвоєння потужності — це завжди рівно три децибели: і від одного вата до двох, і від п'ятисот до тисячі. Вухо кореспондента реагує однаково на обидва подвоєння, а гаманець — ні.
Шкала S: один бал — шість децибелів
Прилад у трансивері градуйований у балах від S1 до S9, а вище — у децибелах над дев'яткою: «S9 + 20». За рекомендацією IARU (перший район, 1981 рік) один бал дорівнює шести децибелам, а S9 на коротких хвилях — це 50 мікровольт на п'ятдесяти омах, тобто −73 дБм.
На УКХ, від 144 МГц і вище, ту саму дев'ятку домовилися рахувати на 20 дБ нижче — −93 дБм. Причина проста: там і шум ефіру менший, і сигнали слабші, тож інакше вся шкала збилася б у перші два бали. Наслідок для оператора один, зате важливий: бали з КХ і з УКХ порівнювати не можна, це різні шкали з однаковими цифрами.
Звідси й перерахунок, який варто вміти робити в умі: подвоїли потужність — додали пів бала. Уся різниця між QRP і повним трансивером — трохи більше за два бали.
Шість децибелів на бал — це рекомендація, а не те, що стоїть у вашому апараті. Реальні S-метри градуйовані як заманеться виробнику: у різних трансиверах той самий сигнал дає різні покази, а нижня частина шкали зазвичай стиснута сильніше за верхню. Тому «п'ять і дев'ять» в ефірі — це формула ввічливості, а не вимір.
Довіряти варто різниці показів на тому самому апараті, а не самому числу.
Три числа, які варто знати напам'ять
+1 дБ = в 1,25 раза — найменша різниця, яку ще чути
+3 дБ = вдвічі
+6 дБ = вчетверо, і це рівно один бал шкали S
+10 дБ = вдесятеро
Звідси все інше складається додаванням, і в цьому весь сенс децибелів: множення перетворюється на додавання. Антена дала +6, кабель забрав −2, підсилювач додав +10 — разом +14 дБ, і рахувати це можна в стовпчик, а не калькулятором.
Тринадцять децибелів зі вступу — це якраз 10 + 3: удесятеро й ще вдвічі, тобто рівно ті самі сто ват із п'яти.
Формула децибела залежить від того, що ви порівнюєте. Для потужностей це 10·lg відношення, для напруг і струмів — 20·lg. Причина в тому, що потужність пропорційна квадрату напруги, а квадрат під логарифмом і дає двійку перед ним.
Практично: подвоєння потужності — це 3 дБ, а подвоєння напруги — 6 дБ. Це те саме подвоєння сигналу, просто виміряне двома способами, і плутанина тут дає помилку рівно вдвічі.
Чому приймач важливіший за підсилювач
Ось висновок розділу, і він суперечить першому бажанню.
Три децибели на передачу — це вдвічі більша потужність. Вони чутні тільки там, у вашого кореспондента, і коштують грошей.
Три децибели на прийом — це вдвічі менший шум. Вони чутні тут, у вас, і дістаються безкоштовно: вимкнути імпульсний блок живлення, який шумить на весь діапазон, перенести антену від дротів, поставити нормальний фідер.
І головне: у зв'язку беруть участь двоє. Ви можете кричати кіловатом, але якщо не чуєте відповіді — зв'язку немає. Тому в шеку, де вибір стоїть між підсилювачем і кращою антеною, антена виграє двічі: вона додає ті самі децибели на передачу і на прийом.
дБ, дБм і дБі — три різні речі
Плутанина тут коштує помилок у розрахунках, тому варто розвести їх одразу:
| Позначення | Що це |
|---|---|
| дБ | відношення. Просто «у скільки разів», записане логарифмом. Саме по собі нічого не важить |
| дБм | абсолютна потужність відносно одного мілівата. 30 дБм = 1 Вт, 50 дБм = 100 Вт |
| дБі | підсилення антени відносно ізотропного випромінювача — уявної точки, що світить однаково в усі боки |
| дБд | те саме, але відносно півхвильового диполя. 1 дБд = 2,15 дБі |
Складати можна дБм із дБ — вийдуть дБм. Складати дБм із дБм не можна: це те саме, що додати дві температури.
Диполь сам по собі має підсилення 2,15 дБ відносно ізотропної точки — просто тому, що не світить у бік власних кінців. Тому те саме залізо можна назвати «7 дБд» або «9,15 дБі», і друге звучить помітніше.
Правило просте: якщо в характеристиках стоїть голе «дБ» без літери — це майже завжди дБі, бо так число більше. Порівнювати дві антени можна лише в одних одиницях.
Антена не підсилює нічого — у ній немає джерела енергії. Вона перерозподіляє: те, що додалося в потрібному напрямку, відібрано з інших. Тому Yagi з підсиленням 10 дБі не «додає потужності», а просто не витрачає її на небо й на сусіда позаду.
Калькулятор мВт ↔ дБм переводить потужність в обидва боки й має таблицю знайомих рівнів.
Далі — розділ 7, модуляція: як голос перетворюється на радіохвилю.