Nedir bu desibel?

Değerli okurlar, telefon kullanılmaya başlandığında ilgili 
kurumlar bir iletim birimi bulmak/kullanmak sorunu ile 
karşılaşmışlardı. Doğal olarak o zaman iletim yada 
haberleşme denince akla çoğunlukla telefon gelmekte idi. 
Bu konuda ki ilk öneri, Bell tarafından telefonun 
bulunmasından iki yıl sonra 1887 de W. H. Pierce tarafından
ortaya atılmıştı. O zaman (şimdiki zamanda da pek fark yok
ya) Amerika ve Avrupa da kullanılmaya başlanan telefon 
standartları arasında bir uyum yoktu. Amerikalı ve Avrupalı 
telefon şirketlerinin kendi kıtaları için daha uygun olacağını 
düşündükleri ve ısrar ettikleri birkaç birim üzerinde 
uzlaşmalar oldu. 1927 Eylül İtalya'da tam olarak bir uzlaşma
sağlanamasa da iki adet birim üzerinde karar verildi. Birinci 
birimde "e" doğal logaritmanın tabanını ve üst kuvvetleri 
oranını temel alan birim ile 10 sayısının güçleri oranının 
temel alan birim kaldı. Birinci birimde doğal logaritma 
kullanıldığı için bulucusu John NAIPER onuruna "neper" 
denmesi önerildi. İkinci birimde ondalık logaritma 
kullanılıyordu ve bu birimede telefonu bulmuş olan Alexander
Graham BELL onuruna "Bell" denilmesi önerildi. 

Desibel, telefon işletmelerince benimsenmesinden hemen 
sonra, öbür teknik alanlarda da kullanılmaya başlandı. 
Özellikle akustik ve radyo yayınlarında. 

1968 Arjantin de toplanan CCITT bu sorunu tamamen 
hallederek özetle şu kararı verdi. Bütün uluslar, kendi içinde 
isterlerse neper kullanmaya devam edecekler. Fakat uluslar
arası işlemlerde yalnızca desibel kullanılacak. 

Desibel alışılmışın dışında bir birimdir. O kadar dışındaki bir
çok kişi onun bir ölçü birimi olduğundan şüpheye düşer. 
Elektrik mühendisliğinin geleneksel yaklaşımına dayanan 
telekomünikasyon ölçü felsefesinin tamamını değiştirdiğinden
desibelin telekomünikasyon ölçü birimi olarak tanımlanması 
gerçek bir devrim sayıldı. Elektriksel devrelerde gerilim, 
akım ve güç; volt, amper ve watt`la ölçülür. Bu değerler 
ölçümün yapıldığı devreye bağlıdır. Desibelin kullanıldığı 
iletim ve yayılım (propagasyon) ölçülerinde, yeni birim, 
ölçünün yapıldığı devreden bağımsızdır. Örneğin akustik 
dalga kadar onun elektriksel eşdeğerini ölçmekte de 
kullanılır. Bu, desibelin boyutsuz bir sayı olmasındandır. 
Amper veya volt cinsinden elektriksel ölçmelerde eski değer,
akımın veya gerilimin yönünde bir değişim ifade etmesine 
rağmen desibel ölçmelerinde eski değer, sadece ölçülen 
gücün karşılaştırıldığı güçten küçük olduğunu gösterir.
Desibel daima iki değer arasındaki karşılaştırmadır. Bunun 
sonucu olarak da, çoğu kez ölçülen güç değeri değişik 
olmasına rağmen desibel sayısı aynıdır. Örneğin bir vericinin 
gücü 1W`tan 2W`a çıkartılırsa, güçteki desibel cinsinden artış;

N=10 log (2/1) = 3dB 

Şimdi elimizde 5KW`lık bir verici olsa, biz bunun gücünü 
10KW`a çıkartırsak desibel cinsinden artış, güçlerin değişik 
olmasına rağmen önceki örnekle aynıdır.

N=10 log (10/5) = 3dB 

Bu örneklerlerden bir sonuç çıkaracak olursak güçteki iki 
katlık bir artış +3dB, yarı yarıya azalış ise -3dB ile ifade edilir.

Görüldüğü gibi desibel bize göreceli (relatif) sonuçlar verir. 
Bu yüzden desibel ile ifade edilen sayılarla, aritmetik işlemler
yapmak tehlikelidir. Örneğin desibel ile kalibre edilmiş 
değerler istatistiksel olarak kullanılacaksa, bunlardan örneğin
ortalama gibi sonuçlar çıkarılacaksa yönteme dikkat etmek 
gerekir. Örnek olarak 10dB ve 20dB değerlerinin aritmetik 
ortalamasının 15dB olduğu görülebilir. Gerçekte biraz dikkat
edilirse 10dB nin belirtilmiş seviyeden 10 kat büyük bir 
niceliği, 20 dB nin ise 100 kat büyük bir nceliği ifade ettiği 
görülecektir. Gerçek aritmetik ortalama;

(10+100)/2=55`tir.

Ya da desibel olarak 10log10 55=17.4dB dir.

Logaritmik tabanlı olması nedeniyle, desibel ile ifade edilen 
değerlerin küçük olmaları desibelin bir üstünlüğüdür. Örneğin
diğerinden 1.000.000 kere daha büyük olan bir güç desibel 
olarak 60dB olarak ifade edilir.

Desibelin diğer tipik bir özelliği sıfır değerinin anlamıdır. 
Bütün ölçü birimlerinde sıfır, ölçülen niceliğin yokluğunu 
gösterir. Örneğin bir devrede giriş ve çıkış güçleri birbirine 
eşit olacak olursa;

N=10log10 (P1/P2) 

P1=P2 olursa P1/P2=1 olur ve N=0 olacaktır.

0dB bize farklı bir kavramı da getirir. 0dB ile ifade edilecek 
herhangi bir güç seviyesi bize dayanak "referans" seviyesi 
oluşturur. 

İletişimde seviye kavramı gibi desibelin kullanılışıyla 
yakından ilgili başka bir kavram da kazanç veya kayıptır. 
Bunlar şu şekilde tanımlanabilir. Güçleri P1 ve P2 olan 1 ve 
2 noktaları arasındaki iletim birimi cinsinden P2/P1 ve P1/P2
olar ifade edilen güç artışı veya azalışıdır. Örneğin bir 
devreye bir güç yükselteci sokulduğunda çıkış gücü giriş 
gücüne göre daha büyüktür, yani kazanç vardır. Aksine bir 
filitre sokulduğunda da girişteki sinyal gücü çıkıştakine göre 
daha büyüktür, yani kayıp vardır. Bazı devrelerde gerilim 
için kayıp güç için kazanç vardır. Kollektörü topraklı devre 
olan bir tampon devrede çıkış gerilimi giriş geriliminden 
küçük olmasına rağmen çıkış gücü giriş gücünden daha 
büyüktür. 

Sonuç olarak desibel karşılaştırdığımız büyüklüklerin ölçüm 
sırasına göre kazanç ya da kayıp olarak yorumlanabilir. 
Elektronikte çoğunlukla bir devrenin girişinden çıkışına doğru
ölçme yapıldığı düşünülürse aşağıdaki formül uygulamalarının
sonuçları pozitif çıkarsa bir kazançtan, negatif çıkarsa 
kayıptan söz edebiliriz.

N=10 log10 (Pçıkış/Pgiriş)

N=20 log10 (Eçıkış/Egiriş) 
 
 

VU Metre (Gürlük Göstergeci)
1930 larda ses yayını büyük bir hızla gelişirken, yayın 
stüdyolarında,  yayın iletim devrelerinin, halkla ilişkiler 
servisinin ve alçak frekans denetimlerinin başında olan 
mühendisler, devrelerin değişik noktalarında müzik ve 
konuşmanın gürlüğünü saptamak için duyulur frekans 
sinyalleri şiddetinin nasıl ölçüleceği sorunuyla karşı karşıya 
kalmışlardı. 
Bu sinyalin dalgaları çok karmaşıktı ve periyodik değildi. 
Bunları ortalama, etkin veya tepe değerleri cinsinden ölçmeye
çalışıldığında, zamana bağlı olmaları nedeniyle sonuçların 
basit sayısal terimler cinsinden ifadesinin olanaksız olduğu 
meydana çıkmıştı, yani ölçünün yapıldığı zamana göre 
değişiyorlardı. Sonuçlar aynı zamanda ölçü aletine ve 
kullanılan yönteme dayanır gibi gözükmektedir.
Bu zorlukların çevresinde sinyal şiddetini basit sayısal 
biçimde ifade edebilmek için uygulamalı ölçü yöntemleri için 
araştırmalar başladı; bu nedenle herhangi bir andaki duyulur
sinyal şiddetini belirten (Gürlük) kavramı bulundu. Kavram 
tümden deneyseldi ve uygulamalı gereksinimleri karşılamak 
için yaratılmıştı. Bu kavram, gerilim, akım ve gücün 
elektriksel birimleri ile tanımlanamazdı. Gürlük ölçmeye 
yarayan ve kalibre edilmiş özel bir karakteristiği olan, bir 
gösterge ile beraber çalışan, isminden de anlaşılacağı gibi 
bir gürlük göstergecinden alınan değerlerle tanımlanmıştı. 
Yayın sinyalinin seviyesindeki ani dalgalanmalar  yüzünden, 
aygıtın dinamik karakteristikleri de (ileri geri hareket hızı) 
kalibrasyon için kullanılan sinüs dalgasının güç değeri kadar
önemli idi.
Aslen, aygıt üzerindeki okumalar, deneysel olarak seçilmiş 
bir sıfır dayanak seviyesi olan belirli bir gürlük seviyesinin 
altında veya üstünde, desibel cinsinden yapılırdı. Fakat 
desibelle yapılan tek frekanslı telefon ölçüleriyle 
karıştırılmasını önlemek için, gösterge yeni bir birimle, 
kısaca VU olarak gösterilen (gürlük birimi) ile kalibre edilmişti.
Desibele, logaritmik oranı kullanılması bakımından  benzeyen
bu birimin desibelden farklı deneysel olarak saptanmış bir 
dayanak (referans) seviyesinin olması ve kullanılan ölçü 
aletinin bu gibi ölçüler için gereken özel tipte olmasıdır. 
Desibeli herhangi bir tür dalga için kullanma olanağına 
rağmen VU nun kullanılması karmaşık duyulur frekans sinyali
ölçüleri ile kısıtlanmıştır. Gürlük göstergecine gereksinme, 
duyulur frekans sinyalinin dalgalandığı maksimum ve 
minimum seviyeler için bir standart koyma ve bunu devam 
ettirme zorluğundan doğmuştur. Aslında ana gereksinim 
sinyalin alt ve üst sınırlarını ölçebilmekti; böylece sinyal, 
bozulma sınırını aşmayacak ve devre gürültüsü seviyesinin 
altına düşmeyecekti. Bu nedenle dileyince seçilmiş sıfır, ölçü
aleti göstergesinin orta noktasını saptardı.
VU, gösterge iğnesinin hareketinin balistik karakteristikleri ve 
sönümü (damping) çok özel şartlara uyacak biçimde yapılan
özel göstergelerle kullanılır. Bütün VU göstergeleri benzer 
elektriksel ve mekaniksel karakteristiklere sahip olduğundan,
karşılaştırılabilirler ve bunlara yapılan dalgalanan sinyallerin 
gürlük seviyesi ölçüleri aynı anlamlılığa sahiptirler.
Şu anda, VU metreler genellikle güç seviyesini ölçer ve o 
şekilde kalibre edilmişlerdir ki değişmez bir frekans ve 
kararlı bir güç seviyesi ile VU değeri, dBm le ifade edilen 
aynı güç seviyesini gösterir.
Kısaltılmış biçimiyle de dBm, tanım olarak, 1mW`a göre 
mutlak güç seviyesini gösterir. dBm  logaritmik göreceli birim
aracılığı ile gücü gösterir ve bu maksatla miliwatt, dayanak 
seviyesi olarak alınmıştır. Aslında dBm belirli dayanak 
noktasının olması nedeniyle, güç ölçü birimidir ve desibel 
gibi güçlerin oranı değildir; bu, dBm cinsinden verilen 
değerlerin watt cinsinden değerlere kolaylıkla 
dönüştürülebileceği gerçeği ile ispatlanmıştır.
DBm aşağıdaki deklemle ifade edilir;

DBm=10 log10 (P1/P2)

Burada P1 devrede ölçünün yapıldığı noktadaki güç, P2 de 
1mW`tır. Sonuç olarak 17dBm lik bir okuma gücün 50mW 
olduğunu; 20dBm lik bir okuma 100mW olduğunu ve -10dBm
lik bir okuma gücün 0.1mW olduğunu gösterir.
Şu akıldan çıkarılmamalıdır ki dBm logaritmik bir birimdir ve 
watt kadar kolaylıkla kullanılmaz. Örneğin, taşıyıcı iletim 
aygıtındaki kanalların gücü dBm cinsinden ölçülüyorsa ve biz
hatta iletilen toplam gücü bulmak istiyorsak, bunu, dBm 
cinsinden ölçülmüş kanal güç değerlerini toplayarak elde 
edebiliriz; dBm değerini watt`a dönüştürmeli, bunları 
toplamalı ve toplam watt değerini tekrar dBm`e 
dönüştürmeliyiz.
Örneğin bir devrenin, her biri +10dBm gücünde 5 kanalı 
varsa, hatta çıkan toplam güç +50dBm değil, +17dBm dir. 
Telefonda kullanılan bir çok dBm göstergeçleri 600 ohm 
üzerindeki 1mW referans seviyesi için kalibre edilmişlerdir 
(600 ohm değeri en çok rastlanan hat karakteristik 
empedansıdır), başka bir değişle, göstergecin yaptığı, 
gerilimleri 600 ohmluk bir empedans üzerinden okumaktır. 
Eğer ölçü, karakteristik empedansı 600 ohm dan değişik bir
yük üzerine yapılırsa, göstergeç okuması, aşağıda 
gösterildiği biçimde düzeltme çarpanı ile ayarlanmalıdır.

DBm=dBm_{(aygıt okuması)} + 10 log (600/devrenin karakteristik empedansı ohm)

Telefonda, dBm göstergeci genellikle değişmez bir 
frekanstaki ölçüler için kullanılır, fakat VU göstergeci yayında,
üzerinden, programların iletildiği, duyulur frekans 
devrelerinde kullanılır. VU metreler olağan iletim ölçülerinde 
de kuşkusuz kullanılabilir. 
Radyo devrelerinde (dBw) dBm den daha fazla kullanılan bir 
birimdir. DBw, desibel cinsinden 1W referans seviyesine göre
olan gücün sembolüdür. Başka bir değişle 0dBw=30dBm dir.
Bazen seviye 1KW`a göredir ki bu durumda dBk kullanılır. 
0dBk=+30dBw=+60dBm 

Bir Dayanak Değerine Göre Desibel Cinsinden 
İfade Edilen Bazı Logaritmik Birimler

DBr:
"DB referans seviyesi"
DBr devrenin herhangi bir noktasındaki sinyal gücünün 
devrenin başlangıcındakine oranıdır.

DBrn:
"Referans Gürültüsünün üstündeki Desibel"
Bu birim Ameika Birleşik Devletlerinde telefon telefon 
konuşmalarında gürültünün meydana getirdiği karışımı 
(enterferans) saptamak için üretilmiştir.
 
 

Referans; Elektrik Mühendisleri Yayın Organından derlenmiştir.