RF에서 자주 사용하는 dB, dBm, dBi, dBd 용어 정리
RF를 공부하면서 많이 접하게 되는 용어가 있습니다. 바로 dB와 dBm, 그리고 부수적으로 그 둘의 관계를 더욱 모호하게 만드는 dBi, dBd입니다. 이번 포스팅을 통해 dB에 관한 용어를 정리해보려고 합니다.
1. dB란 무엇인가?
dB에 관한 정의는 검색만 해봐도 바로 알 수 있습니다.
10 * log x = y
즉, dB란 10^(y/10) = x 를 만족하는 y 값을 이야기하는 단위입니다.
2. RF에서 dB를 사용하는 이유
RF 세계에서 dB 값을 사용하는 이유는 여러 가지가 있습니다.
그중에서 제 생각에 가장 큰 이유라고 생각되는 것은, 신호 또는 출력 기준으로 생각했을 때 크기에 대한 비교가 쉽고 빠르다는 사실입니다.
3. dB를 사용하면 신호 크기 비교가 쉬워진다
예를 들어보겠습니다. 어떠한 시스템의 출력단에서 10W가 출력되고 있을 때, 이것을 dB로 표현하면 10dBW가 됩니다.
그렇다면 이 시스템의 출력을 두 배로 높이면 어떻게 될까요?
답은 20W를 dB로 표현한 13dBW입니다.
자, 그럼 계속 늘려보겠습니다.
20W의 다시 두 배 40W는 16dBW
40W의 다시 두 배 80W는 19dBW
80W의 다시 두 배 160W는 22dBW
이렇게 두 배로 증가하는 어떠한 신호의 크기를 단순히 +3dB로 표현할 수 있습니다.
이것은 꽤 편리한 시스템입니다.
10W에서 20W로 변하여도 +3dB이며
100W에서 200W로 변해도 +3dB입니다.
dB 스케일이 아니라면 각각 +10W, +100W로 표시되면서 신호의 크기 변화에 혼돈이 생길 수 있습니다.
이렇게 절대적인 크기의 비를 수치로 나타내주는 역할이 dB의 가장 큰 장점이라고 생각합니다.
4. dB를 사용하면 계산이 간편해진다
두 번째 이유는 계산이 간편하기 때문입니다.
물론 여기서 말하는 계산은 복잡한 계산은 아닙니다. 일반적으로 RF 회로에서 사용하는 신호 증폭 또는 감쇄에 대한 이야기입니다.
예를 들어보겠습니다.
RF 회로에서 신호가 만들어지면 amp와 mixer 등을 거쳐 안테나로 나가게 됩니다.
이때 이 과정을 수식으로 간단히 써보면 다음과 같습니다.
신호세기 * amp이득 / mixer손실 / 안테나 효율 = 최종 출력
이렇게 곱셈과 나눗셈의 연속으로 최종 출력을 결정하게 됩니다.
이것을 만약 dB로 변환하여 계산한다면 다음과 같습니다.
신호세기(dBW) + amp이득(dB) – mixer손실(dB) – 안테나 효율(dB) = 최종출력(dBW)
이렇게 간단한 덧셈 형식으로 계산할 수 있습니다.
5. 큰 단위를 작은 숫자로 표현할 수 있다
세 번째 이유는 log 스케일의 장점이기도 합니다.
큰 단위를 적은 숫자로 표현할 수 있다는 점입니다.
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