詳細分析dB,dBm,dBm,dBd,dBi,dBuV之間的關係

在通信領域,最常用到的單位就是dB,但是關於dB的延展還有其他,本篇就詳細介紹它們的具體定義。

詳細分析dB,dBm,dBm,dBd,dBi,dBuV之間的關係

1、 dB是一個表徵相對值的值,純粹的比值,只表示兩個量的相對大小關係,沒有單位,計算公式為:dB = 10logX。 當考慮甲的功率相比於乙功率大或小多少個dB時,按下面計算公式:10log(甲功率/乙功率),如果採用兩者的電壓比計算,要用20log(甲電壓/乙電壓)。 [例] 甲功率比乙功率大一倍,那麼10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。也就是說,甲的功率比乙的功率大3 dB。反之,如果甲的功率是乙的功率的一半,則甲的功率比乙的功率小3 dB。 [例] 7/8 英寸GSM900饋線的100米傳輸損耗約為3.9dB。

[例] 如果甲的功率為46dBm,乙的功率為40dBm,則可以說,甲比乙大6dB。

[例] 如果甲天線為12dBd,乙天線為14dBd,可以說甲比乙小2dB。

2、dBm dBm是一個表示功率絕對值的值(也可以認為是以1mW功率為基準的一個比值),計算公式為:10log(功率值/1mw)。 大家可以記住30dBm就是1W,60dBm就是1000W。 [例] 如果功率P為1mw,折算為dBm後為0dBm。

[例] 對於40W的功率,按dBm單位進行折算後的值應為: 10log(40W/1mw)=10log(40000)=10log4+10log10000=46dBm。

3、dBw dBw 與dBm一樣,dBw是一個表示功率絕對值的單位(也可以認為是以1W功率為基準的一個比值),計算公式為:10log(功率值/1w)。dBw與dBm之間的換算關係為: 0 dBw = 10log1 W = 10log1000 mw = 30 dBm。

[例] 如果功率P為1w,折算為dBw後為0dBw。 有個簡便公式:0dBm=0.001W,左邊加10=右邊乘10, 所以0+10dBm=0.001*10W即10dBm=0.01W,故得20dBm=0.1W,30dBm=1W,40dBm=10W。 還有,左邊加3=右邊乘2,如40+3dBm=10*2W,即43dBm=20W,這些都是經驗公式。 所以-50dBm=0dBm-10-10-10-10-10=1mW/10/10/10/10/10=0.00001mW。 可以簡單的記作:30dBm是基準,等於1W整。加3乘以2,加10乘以10;減3除以2,減10除以10。

4、dBi 和dBd dB和dBi是一個單位。可以認為dBi是dB的簡寫。 dBi和dBd是表示天線功率增益的量,兩者都是一個相對值,但參考基準不一樣。dBi的參考基準為全方向性天線,dBd的參考基準為偶極子,所以兩者略有不同。一般認為,表示同一個增益,用dBi表示出來比用dBd表示出來要大2.15。

[例] 對於一面增益為16dBd的天線,其增益折算成單位為dBi時,則為18.15dBi(一般忽略小數位,為18dBi)。 [例] 0dBd=2.15dBi。 [例] GSM900天線增益可以為13dBd(15dBi),GSM1800天線增益可以為15dBd(17dBi)。

5、dBc dBc也是一個表示功率相對值的單位,與dB的計算方法完全一樣。一般來說,dBc是相對於載波(Carrier)功率而言,在許多情況下,用來度量與載波功率的相對值,如用來度量干擾(同頻干擾、互調幹擾、交調幹擾、帶外干擾等)以及耦合、雜散等的相對量值。 在採用dBc的地方,原則上也可以使用dB替代。

總之,dB,dBi, dBd, dBc是兩個量之間的比值,表示兩個量間的相對大小,而dBm、dBw則是表示功率絕對大小的值。在dB,dBm,dBw計算中,要注意基本概念,用一個dBm(或dBw)減另外一個dBm(dBw)時,得到的結果是dB,如:30dBm - 0dBm = 30dB。一般來講,在工程中,dBm(或dBw)和dBm(或dBw)之間只有加減,沒有乘除。而用得最多的是減法:dBm 減 dBm 實際上是兩個功率相除,信號功率和噪聲功率相除就是信噪比(SNR)。dBm 加 dBm 實際上是兩個功率相乘。

6、dBuV 根據功率與電平之間的基本公式V^2=P*R,可知 dBuV=90+dBm+10*log(R),R為電阻值。在PHS系統中正確應該是dBm=dBuv-107,因為其天饋阻抗為50歐。

7、dBuVemf 和dBuV

emf:electromotive force(電動勢)

對於一個信號源來講,dBuVemf是指開路時的端口電壓,dBuV是接匹配負載時的端口電 壓。 使用分貝做單位主要有三大好處。

(1)數值變小,讀寫方便。電子系統的總放大倍數常常是幾千、幾萬甚至幾十萬,一架收音機從天線收到的信號至送入喇叭放音輸出,一共要放大2萬倍左右。用分貝表示先取個對數,數值就小得多。

(2)運算方便。放大器級聯時,總的放大倍數是各級相乘。用分貝做單位時,總增益就是相加。若某功放前級是100倍(20dB),後級是20倍(13dB),那麼總功率放大倍數是100×20=2000倍,總增益為 20dB+13dB=33dB。

(3)符合聽感,估算方便。人聽到聲音的響度是與功率的相對增長呈正相關的。例如,當電功率從0.1瓦增長到1.1瓦時,聽到的聲音就響了很多;而從1瓦增強到2瓦時,響度就差不太多;再從10瓦增強到11瓦時,沒有人能聽出響度的差別來。如果用功率的絕對值表示都是1瓦,而用增益表示分別為10.4dB,3dB和0.4dB,這就能比較一致地反映出人耳聽到的響度差別了。

所有的無線產品都是有發射功率的。由於美國無線電管理委員會有規定WLAN產品的發射功率不能高於100mW(對應dB 數:10lg100=20dB),因此如果通過增加發射功率來提高穿透能力、擴大無線覆蓋範圍將是違規行為。一般WLAN產品都將發射功率設定在 17dB,給生產預留+2dB誤差,從而滿足無線電管理委員會的規定。

理論上來說,這個dB值越大其覆蓋範圍,穿透能力越強,但是過大的發射功率是對人體有害的,一般國際上認為20dB以下的無線信號是安全的。

1、若以1W為基準功率,功率為P時,對應的電平為10lg(P/1W),單位記為dBW(分貝瓦);

2、若以1mW為基準功率,功率為P時,對應的電平為10lg(P/1mW),單位記為 dBm(分貝毫瓦),如功率為1W,電平為30dBm,功率為1mW,電平為0dBm;

3、若以1mV為基準電壓,則電壓為U時,對應的電平為20lg(U/1mV),單位記為 dBmV(分貝毫伏),如電壓為1V,電平為60dBmV,電壓為1μV,電平為-60dBmV;

4、若以1μV為基準電壓,則電壓為U時,對應的電平為20lg(U/1μV),單位記為 dBμV(分貝微伏),如電壓為1mV,電平為60dBμV,電壓為0mV,電平為100dBμV;


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