HF vermogen versterking berekenen

Hey forum,

Vorige examen periode ben ik er helaas niet door voor hoogfrequent techniek.
Een van mijn fouten was een gelijkaardige oefening zoals in de cursus.
Deze oefening is nooit opgelost geweest dus hoop ik op jullie feedback over het al dan niet correct zijn van mijn oplossing.

De opgave gaat als volgt:

"Een zender is aangesloten op een 50 ohm schijnantenne, deze produceert hierover 15V. Met hoeveel dB deint het zendvermogen te worden verhoogd voor 30V op dezelfde antenne te creëren?"

Voor mij leek de zaak zo klaar als een klontje als volgt:

dB = 20.LOG(Uuit/Uin)

Dit resulteert in een versterking nodig van 6 dB?

De reden van mijn twijfel is omdat ik deze opgave fout had op het examen en de uitkomst nogal simplistisch lijkt, ook staat deze als laatste bij de voorbeeld oefeningen en meestal stijgt de moeilijkheidsgraad. Alsook doe ik niets met de 50 ohm schijnantenne.
Kan iemand bevestigen of dit juist is?

Dank

mel

Golden Member

Reken eerst het vermogen uit. je weet dat je 15 volt heb, en 50 ohm..

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..

De vraagstelling luidt volgens mij: Wat is de toename van het vermogen indien de spanning van 15V naar 30V wordt verhoogt.

De door jou genoemde formule is daarvoor bruikbaar en het antwoord is inderdaad 6dB.

Als vuistregel mag je ook stellen dat een verdubbeling van de spanning resulteert in een verviervoudiging van het vermogen (P=U^2/R). Een verdubbeling van het vermogen is gelijk aan 3dB en een verdubbeling daarvan bedraagt 3dB + 3dB = 6dB. Feitelijk kun je dit soort eenvoudige opgaven gewoon uit je hoofd doen ;)

This is the world we know best, the world of madness
Frederick E. Terman

Honourable Member

Zelf ben ik niet zó gek op de formule met 20 log (U2/U1), omdat het in sommige (andere) vragen niet altijd over dezelfde weerstand gaat. Als je dan toch deze formule gebruikt, gaat het mis.
Door altijd eerst naar het vermogen te gaan, en dan met 10 log (P2/P1) te rekenen, kun je je daarin niet vergissen.

MAAR in dit geval is er ook met de eerste formule niets mis, en ik zou ook '6 dB' gezegd hebben.
Ik denk dan ook dat het examen met die vraag fout zit, en dat jij het goed had.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Nee Mel zit goed.

Kijk maar eens met de wet van Ohm wat er nodig is om de spanning te verhogen. Tip de weerstand veranderd niet.
Laat de TS eerst zelf even kijken ;-)

Waarom moet je het vermogen uitrekenen?
Of je van 10V naar 20V gaat of van 15V naar 30V maakt niks uit voor het antwoord.
De spanning verdubbelt, dat is waar je rekening mee houdt

mel

Golden Member

En wat gaat er dan met het vermogen gebeuren?

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..

Heb het even zelf berekend. Ja net als F.e.t. kom ik toch op 6.02dB uit.
Zou toch eens vragen wat het correcte antwoord zou moeten zijn bij de des betreffende docent.

Bij alleen een verdubbeling van de spanning zou je op een versterking van 3dB uitkomen.

Op 9 augustus 2016 14:36:15 schreef MdBruin:

Bij alleen een verdubbeling van de spanning zou je op een versterking van 3dB uitkomen.

Kijk... en hier gaat het dus al fout.

Bij het rekenen met dB's gaan wij altijd uit van vermogen.

Om die reden rekenen wij met de 10 log(x) als wij de verhouding van vermogens met elkaar vergelijken.

EN

rekenen wij met de 20 log(x) zodra wij spanningen en stromen met elkaar vergelijken.

Zelfs als de impedanties niet gelijk zijn wordt spanning en stroom versterking berekend door de 20 log(x) te nemen.

This is the world we know best, the world of madness

Als je altijd van het vermogen uitgaat, dan ia de kans op fouten kleiner.
In de HF omgeving wordt vaak met dBm gerekend. Dat werkt handiger dan met spanningen of stromen.

@Blackfin,
Ja het staat er ongelukkig en vergeet helemaal het verschil met 10log(P2/P1) en 20log(U2/U1). Werkt ook 2x waardoor 3dB 6dB moet zijn.

Zelf heb ik het ook berekend met het vermogen i.p.v. de spanning aangezien je hiermee alle factoren meeneemt.
Vandaar ook mijn opmerking neem even contact op met je docent aangezien het antwoord wel correct is naar aanleiding van wat de TS als vraagstuk geeft.

Met verschillende impedantie zal je altijd met vermogen moeten gaan rekenen om geen reken fout te maken. Wil natuurlijk niet zeggen dat de uitkomsten hetzelfde kunnen zijn. Als er maar genoeg factoren gelijkwaardig veranderen.

[Bericht gewijzigd door MdBruin op 9 augustus 2016 16:02:40 (22%)]

Opgepast dit is enen smerige instinker!!
dB's zijn steeds een verhouding. Er wordt niet gevraagd hoeveel keer het vermogen groter is, maar hoeveel je aan het oorspronkelijke vermogen moet bijvoegen om de spanning van 15naar 30V te laten stijgen. De verhouding is inderdaad 6 dB of een factor 4 in vermogen en een factor 2 in spanning.
Het initiële vermogen is 4.5W en het gewenste vermogen 18W. Je moet er dus 13,5W aan toevoegen.
Maar sommen Kun je niet in dB uitdrukken.Je moet dus een vermogenreferentie nemen de dBm bijvoorbeeld.

4.5W= 36.5dBm
18W= 42.5dBm (6 dB meer, dat klopt dus al.)
13.5W= 41.3dBm

Het toe te voegen vermogen is dus 41.3dBm.
Anders gezegd 3x zoveel bijvoegen als er oorspronkelijk was (13.5= 3x4.5) en dat is dus 4.7 dB.
Het feit dat de uitkomst een rond getal is, 4.7 dB is een van de basisgetallen, nl een factor 3, duidt erop dat dit de bedoeling van de leraar was.
Wiskundig correct, maar het lijkt me een erg vergezochte en in hf niet gebruikelijke redenering. Dat bewijst maar weer in welke virtuele wereld sommige leraren leven.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Op 9 augustus 2016 15:25:20 schreef rbeckers:
Als je altijd van het vermogen uitgaat, dan ia de kans op fouten kleiner.
In de HF omgeving wordt vaak met dBm gerekend. Dat werkt handiger dan met spanningen of stromen.

Feitelijk maakt het niet zoveel uit waarmee gerekend wordt, als je maar weet wat je wilt uitdrukken in decibel. Decibels worden standaard uitgedrukt met 10 log (x).

Afspraak binnen de elektrotechniek is dat dat dB's altijd vermogensverhoudingen uitdrukken, vandaar dat spanning en stroom altijd de 20 log(x) aanhouden.

Nu is dat soms een beetje verwarrend omdat in veel systemen de in- en uitgangsimpedantie niet gelijk hoeven te zijn. Toch handhaven wij deze manier van notatie om verwarring te voorkomen.

This is the world we know best, the world of madness

Op 9 augustus 2016 16:06:06 schreef grotedikken:
Opgepast dit is enen smerige instinker!!

Ik denk het niet, de vraag is heel duidelijk:

"Met hoeveel dB dient het zendvermogen te worden verhoogd"

Als de term dB wordt gebruikt bedoelt men automatisch een verhouding, met vraagt dus naar de verhouding waarmee het zendvermogen moet worden verhoogt en dat is in dit geval een factor 4.

This is the world we know best, the world of madness
Frederick E. Terman

Honourable Member

Juist. De vraag was eenvoudig, en was ook eenvoudig bedoeld. Het antwoord was dat ook.

Vermenigvuldigen met getallen betekent optellen van logaritmes, en dus ook optellen van dB's: er komt 6 dB bij.
Er stond dan ook: met hoeveel dB moet er worden verhoogd, en niet: met hoeveel W. De dBm's hebben hier dan ook niets te zoeken.

Iemand die per se alleen kunstjes wil leren, zegt dan: een verdubbeling van spanning betekent 6 dB.
Dat mag, als het maar in dezelfde weerstand is. Hier is dat zo; letterlijk zelfs.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Goed gelezen grotedikken.
Echt een gemene instinker, ben echt te lang van school af om deze vraagstukken goed te lezen. Werd bij mij op school altijd op gewezen door een leraar. Lees wat er gevraagd wordt. En ja dat is 13.5W meer vermogen om de spanning te verdubbelen.

Ok F.e.t. ;-) voor jou 10log(13,5/4,5) = 4,77dB
Ben echt te lang hiermee niet bezig geweest en dacht dat ik het weer door had. Ga me in een hoekje staan schamen.

[Bericht gewijzigd door MdBruin op 10 augustus 2016 09:48:03 (16%)]

Frederick E. Terman

Honourable Member

Jongens, jullie zeuren en je weet het.

Lees wat er gevraagd wordt.

dB's; geen Watts.

e (hierboven): Zo slaat het antwoord helemaal nergens meer op. Dat is niet wat dB's doen; zo werkt het niet!

[Bericht gewijzigd door Frederick E. Terman op 10 augustus 2016 08:26:15 (36%)]

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Blijft natuurlijk het feit dat de leraar het anders ziet, en die gaf de punten. Als het zo simpel was als jullie het voorstellen, waarom keurde de leraar dan het antwoord als niet goed.
Het zou me verwonderen dat een leraar die tenslotte niet anders doet, een vraag zou gesteld hebben en die fout interpreteert.
In dat geval de uitslag betwisten, behalve als het totale resultaat zo slecht was dat dit niks verandert.

[Bericht gewijzigd door grotedikken op 9 augustus 2016 18:33:48 (68%)]

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.
Frederick E. Terman

Honourable Member

De leraar heeft daar helemaal niet naar gekeken. De antwoorden staan gewoon verkeerd bij de letters.
Want het is natuurlijk multiple-choice geweest, anders kan zo'n stupiditeit niet gebeuren.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Hangt af per leraar.

Ja het zijn als ik het goed begrijp gewoon landelijke examens waarbij de leraar alleen maar hoeft na te kijken. Alles wordt compleet aangeleverd inclusief de antwoorden.
Niet elke leraar zal dan voor zichzelf nog even zelf een examen uitwerken om te kijken of alles klopt (ook in examens kunnen fouten zitten).
Multiple-choice is inderdaad erg populair in een examen, al waren er in mijn tijd ook nog open vragen waarbij je de berekeningen erbij moest zetten (een goed antwoord was dan niet voldoende).
Een nadeel voor een leraar was dan wel als er een zo genoemde kapstok vraag was dan hij/zij dan de vervolg vragen zelf moest gaan berekenen met jou verkeerde antwoord.

Wow, ik had slechts enkele antwoorden verwacht.
Bedankt voor de vele antwoorden, ik zal in eerste instantie de docent aanspreken voor het examen.

Ook het antwoord van grotedikken zou me niet verbazen aangezien zijn berekeningen me wel bekend voorkomen. Ik hou het in mijn achterhoofd. Het kan zijn dat ik me inderdaad gemist heb van bolletje...

Bedankt voor de vele feedback.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Het antwoord van @GD is 'een erg vergezochte en in hf niet gebruikelijke redenering.'

Als je dan per se met dBm wilt rekenen (wat hier totaal nutteloos is), dan komt er:
15 V in 50 ohm is 4,5 W, overeenkomend met 36,5 dBm.
30 V in 50 ohm is 18 W, overeenkomend met 42,5 dBm.
De benodigde verhoging van het zendvermogen bedraagt dus 42,5 − 36,5 = 6 dB.

Of, indien je wilt, met dBW:
15 V in 50 ohm is 4,5 W, overeenkomend met 6,5 dBW.
30 V in 50 ohm is 18 W, overeenkomend met 12,5 dBW.
De benodigde verhoging van het zendvermogen bedraagt dus 12,5 − 6,5 = 6 dB.

Of in foot·pound per fortnight:
4,5 W is 66 dBfppf; 18 W is 72 dBfppf; 72 − 66 = 6 dB.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org