Compréhension et utilisation des décibels par F1RZF

1. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 1
COMPREHENSION ET
UTILISATION DES
DECIBELS
RégisRégis Lemaître
F1RZF

2. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 2
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.

3. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 3
Archimède
Domenico 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

4. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 4
John NEPER
reprend 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

5. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 5
Principaux Logarithmes et propriétés
Base "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)

6. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 6
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 Nepers
1 Neper = 0,869 Bel

7. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 7
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.

8. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 8
ACOUSTIQUE :

9. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 9
ACOUSTIQUE :

10. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 10
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 :

11. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 11
FILTRAGE BF ou HF :
PENTES selon ordres des filtres :
10, 20, … dB/dec (Décade)
6, 12, … dB/oct (Octave)
Bande passante
Réjection
Sélectivité

12. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 12
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, µVolt
sur 50 (Ou 75) Ω
F, 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, EIRP
dBd : Référence antenne dipôle, PAR, ARP
Gantenne = X dBd ou (X + 2,15) dBi
! 50 Ω par défaut,
75 Ω en télévision,
réseaux câblés !

13. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 13
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 environ
EME environ 194 dB ( Non compris réflexion ! )
! A est un GAIN NEGATIF en dB !

14. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 14
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 dB
RG 58 5 2,3 8 20 40 90 130 dB
RG 59 (75Ω) 6 2,1 6 14 26 70 100 dB
RG 213 11 1,2 3 7 18 30 50 dB
H 100 10 0,8 1,7 5 9 16 25 dB
Approximativement : 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)

15. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 15
AMPLIFICATION RADIO-FREQUENCES :
Non linéarités, distorsions,
intermodulations
Point de compression, réjection
des modes indésirables ( IM 3 ).

16. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 16
OSCILLATEURS RADIO-FREQUENCES :
Bruit de phase, (Jitter)
dBc
dBc/Hz : à ∆F écart par
rapport à la porteuse (Carrier)

17. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 17
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 !

18. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 18
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...

19. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 19
BIBLIOGRAPHIE (Suite) :
WEB :
http://villemin.gerard.free.fr/index.html
http://villemin.gerard.free.fr/Wwwgvmm/Analyse/LogaDebu.htm
http://villemin.gerard.free.fr/CultureG/MusNote.htm
http://www.utc.fr/~tthomass/Themes/Unites/index.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/Courbes_isosoniques
http://www.spiritus-temporis.com/decibel/
http://www.retrouversonnord.be/parcoursbaudouin.htm#Enfants
http:// www.kuskokwimlibrary.org/services.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89chelle_diatonique
http://pagesperso-orange.fr/arsene.perez-mas/
http://pagesperso-orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM.html
http://www.parcs.net/vlat/index.html
http://portelatine.chez-alice.fr/
http://www.f1nqp.fr/index.php?lng=fr
http://www.u-bourgogne.fr/PHYSIQUE/OndeStat/OndeStat.html
http://citi.insa-lyon.fr/biblio/Author/VILLEMAUD-G.html
http://perso.citi.insa-lyon.fr/gvillemaud/
http://perso.citi.insa-lyon.fr/gvillemaud/Documents.htm
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20. Friday, April 3, 2015ADRI 38 F1RZF 20
C'est FINI !
73, 88,
au revoir