Compréhension et utilisation des décibels par F1RZF

Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 1

COMPREHENSION ET UTILISATION DES

DECIBELSRégisRégis Lemaître

F1RZF


PROBLEME : Exprimer les valeurs de phénomènes étendus sur plusieurs décades, tant de grandes que de petites dimensions, c. à d. sur de grandes dynamiques.

C’est le cas de phénomènes physiques naturels (Lumineux, mécaniques, acoustiques, chimiques…) que nous ressentons à l’aide de nos capteurs biologiques ; capteurs que nous tentons d’imiter électroniquement.


ArchimèdeDomenico Fetti, 1620

EUREKA : ARCHIMEDE (Av. J-C) tente de compter les grains d'un tas de sable et pense à remplacer une progression arithmétique par une progression géométrique :

A : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

G : 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024

A : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

G : 1 10 100 1000 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012


John NEPERreprend cette idée et cherche une relation continue telle que :

A = BX

Découverte des logarithmes.

Le logarithme de A est la puissance à laquelle il faut élever la base B pour trouver le nombre A.

Avec Henry BRIGGS ils établissent les logarithmes décimaux tels que :

A = 10X


Principaux Logarithmes et propriétésBase "e" : Naturels ou népériens, notés Ln ou loge

Base "2" : Théorie de l'information, notés log2

Base "10" : Décimaux, vulgaires, de Briggs, notés log ou log10

Pour MULTIPLIER on ADDITIONNE les LOGARITHMES

log (a . b) = log (a) + log (b)


Le décibel s'est imposé comme unité pratique en 1927 :A en dB = 10.Log (P2/P1)A en dB = 20.Log (V2/V1)A en dB = 20.Log (I2/I1)

C'est une unité sans dimension mais RELATIVE !Inversement A = 10(dB/10 ou 20)

A impédances IDENTIQUES !

Pour mesurer les atténuations des premières lignes télégraphiques et téléphoniques on a utilisé le Neper :

A en NEPER = Ln (V2/V1) ou Ln (I2/I1)Puis le BEL :A en BEL = Log (P2/P1)1 Bel = 1,151 Nepers1 Neper = 0,869 Bel


ACOUSTIQUE :Graham Bell est fils d'orthophoniste et d'une mère souffrant de surdité. Il étudie la transmission, l'amplification des sons, l'intelligibilité de la parole.

Fletcher–Munson "la sensation varie à peu près comme le logarithme de l'excitation".

La perception auditive se mesure en phones (Ou sones, US)L'intensité (Puissance!) en dB.

dB SPL (Sound Pressure Level) référencé à 20 µPa efficaces ou 10-12 W/m2.

Source (Puissance acoustique) : LWA dB (A)Reçue (Pression acoustique ) : LPA = LWA - 7 dB (A) à 1 m par exemple.


ACOUSTIQUE :


ACOUSTIQUE :


AUDIO – ELECTRICITE :dBW, dBm or dBmW : 1 W ou 1 mW sur 600 Ω = > 24,5 ou 0,775 Veff

VU-mètre : Volume unit => dBu ou dBv (Comme dBmW, ne pas

confondre avec dBV)

dBFS or dBfs : dB(full scale, pleine échelle)

Par bit, 6 dB de gain en bruit de quantification (Tension).

dBr : Relatif (Selon contexte)

dBrn : dB reference noise : Par rapport au niveau de bruit de réf.

Potentiomètre Logarithmique :


FILTRAGE BF ou HF :PENTES selon ordres des filtres :10, 20, … dB/dec (Décade) 6, 12, … dB/oct (Octave)

Bande passanteRéjectionSélectivité


RADIO-FREQUENCES :

Puissances de Tx :dBW, dBmW : 1 W ou 1 mW sur 50 (Ou 75) Ω= > 7,071 Veff ou 0,224 Veff pour 50 Ω

Sensibilités de Rx : dBV, dBmV, dBuV, dBµV : Volt, mVolt, µVoltsur 50 (Ou 75) ΩF, dBF : Facteur de bruit, S/B, S/N, S+B/B,S+N / N, etc… tensions ou puissances

S-Mètre : 1 à 9, 9 : 50 µV en HF, 5µV en VHF, par pas de 6 dB

Gains d'ANTENNES :dBi : Référence antenne isotrope, PIRE, EIRPdBd : Référence antenne dipôle, PAR, ARPGantenne = X dBd ou (X + 2,15) dBi

! 50 Ω par défaut, 75 Ω en télévision,réseaux câblés !


RADIO-FREQUENCES :

PROPAGATION :

Espace libre :A(dB) = 10 log ( λ2 / (4πd)2 ) = 20 log 4π + 20 log ( d / λ )

A(dB) = 22 + 20 log ( d / λ ) (Toutes dimensions en mètres)Variante :A(dB) = 32,5 + 20 log d ( Κm ) + 20 log F ( MHz ) Exemple :1000 km en 2 m A = 136 dB environEME environ 194 dB ( Non compris réflexion ! ) ! A est un GAIN NEGATIF en dB !


jj

TRANSPORT, LIGNES RADIO-FREQUENCES :dB/m : Atténuation linéique des câbles courants (Pour 100m)

Dia(mm) 3,5 30 VHF UHF 1200 2400 Mhz

RG 174 3 6 18 40 60 120 200 dBRG 58 5 2,3 8 20 40 90 130 dBRG 59 (75Ω) 6 2,1 6 14 26 70 100 dBRG 213 11 1,2 3 7 18 30 50 dBH 100 10 0,8 1,7 5 9 16 25 dBApproximativement : Atténuation en Racine carrée de la Fréquence

Pertes augmentent aux THF et aux TBF !

dB : Taux de réflexion :ROS(dB) = 20.log(ROS) (Abaque Smith, peu utilisé, Zéro à l'adaptation))

Coefficient de réflexion en puissance en dB : 10.log (Pr/Pd)(K = SQRT(Pr/Pd), forte valeur négative à l'adaptation, paramètres Sii)

Evaluation de l'atténuation d'un câble : Mesure du ROS à une extrémité l'autre extrémité étant étant ouverte ou court-circuitée :A(dB) = 10.log (ROS + 1) / (ROS – 1)


AMPLIFICATION RADIO-FREQUENCES :

Non linéarités, distorsions, intermodulationsPoint de compression, réjection des modes indésirables ( IM 3 ).


OSCILLATEURS RADIO-FREQUENCES :

Bruit de phase, (Jitter)

dBcdBc/Hz : à ∆F écart par rapport à la porteuse (Carrier)


C'est bientôt FINI !Mathématicien mais pas triste !

- Neper, agacé de voir les pigeons de son voisin picorer régulièrement chez lui, menace le propriétaire d'attraper ses oiseaux. Le voisin, pensant la capture impossible, l'autorise à le faire. Quel ne fut pas son étonnement lorsqu'il vit Neper ramasser tranquillement les pigeons au sol.Neper avait imbibé des pois de whisky, les oiseaux étaient ivres.

- Pour repérer lequel de ses serviteurs le vole, Neper oblige ses gens à caresser dans l'obscurité un coq noir, doué de dons magiques, dont celui d'identifier le coupable…L'animal étant enduit d'encre, le coupable est le seul à avoir les mains propres !


BIBLIOGRAPHIE :Traité de l'Electronique Analogique et Numérique Vol. 1 & Vol. 2 P. Horowitz & W. Hill Publitronic/Elektor 1996 (Trad. de The Art of Electronics / Cambridge University Press)

L'Emission et Réception d'Amateur Roger A. Raffin F3AV 5ème édition Librairie de la radio (1963)

RF path evaluation with à PC. H. Jurke. Electronics & Wireless World Feb. 1989 p. 143

Affaiblissement des câbles coaxiaux pour transmissions télévisuelles.

L'onde électrique 1982, Vol 62 N° 8-9 p. 77 à 82

The ARRL Antenna Book 1994

The ARRL Hand Book 1953, 1962, 1993

Reflections, Transmission lines and Antennas, By M. Walter Maxwell, W2DU, ARRL 1990

Linear Applications Handbook, National Semiconductors 1984

Filtres actifs à amplificateurs opérationnels J.F. Gazin / SESCOSEM 1974

Documents commerciaux Perena, Filotex, documents du REF, etc...


BIBLIOGRAPHIE (Suite) :WEB :

http://villemin.gerard.free.fr/index.htmlhttp://villemin.gerard.free.fr/Wwwgvmm/Analyse/LogaDebu.htmhttp://villemin.gerard.free.fr/CultureG/MusNote.htmhttp://www.utc.fr/~tthomass/Themes/Unites/index.htmlhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Courbes_isosoniqueshttp://www.spiritus-temporis.com/decibel/http://www.retrouversonnord.be/parcoursbaudouin.htm#Enfantshttp:// www.kuskokwimlibrary.org/services.htmlhttp://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89chelle_diatoniquehttp://pagesperso-orange.fr/arsene.perez-mas/http://pagesperso-orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM.htmlhttp://www.parcs.net/vlat/index.htmlhttp://portelatine.chez-alice.fr/http://www.f1nqp.fr/index.php?lng=frhttp://www.u-bourgogne.fr/PHYSIQUE/OndeStat/OndeStat.htmlhttp://citi.insa-lyon.fr/biblio/Author/VILLEMAUD-G.htmlhttp://perso.citi.insa-lyon.fr/gvillemaud/http://perso.citi.insa-lyon.fr/gvillemaud/Documents.htm

Et de nombreuses'autres consultations...


C'est FINI !73, 88,

au revoir

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