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dB不止是音量——看看各种各样的“dB”是啥意思

我们都知道,dB的中文名字是分贝,我们日常在音响设备上见的较多,最为人熟悉的就是表示音量的大小,毕竟这从初中物理就已经给大家科普了。但除了表达“音量”以外,dB在单位意义上,还有更多的意思。

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计数单位

dB 有时候是一个纯粹的计数单位:功率,dB = 10*lg(A/B)。不管是电压还是电流,dB = 20*lg(A/B).dB的意义就是把一个很大(后面跟一长串0的)或者很小(前面有一长串0的)的数比较简短地表示出来。如:

X=1000000000000000 (共15个0)

10lgX=150dB

再如:  X=0.000000000000001

10lgX=-150 dB


dBm 定义的是 miliwatt,  0 dBm=10lg1mw;

dBw 定义 watt,  0 dBw = 10lg1 W = 10lg1000 mw = 30 dBm。


dB在缺省情况下定义为功率单位,以 10lg 为计。当然某些情况下可以用信号强度(Amplitude)来描述功和功率,这时候就用 20lg 为计,比如有时候大家可以看到 dBmV 的表达。


声学常用的dB(们)的详细解释


注意基本概念


在dB、dBm计算中,要注意基本概念。比如前面说的 0dBw = 10lg1 W = 10lg1000 mw = 30dBm。


dB和dB之间只有加减

在工程中,dB和dB之间只有加减,没有乘除。而用得最多的是减法:dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除,信号功率和噪声功率相除就是信噪比(SNR)。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘,这个已经不多见。dBm 乘 dBm 是什么,1mW 的 1mW 次方?这样几乎可以和歌德巴赫猜想并驾齐驱的表达式,我活了这么多年也没见过哪个工程领域这样玩。


dB是功率增益的单位


dB,表示一个相对值。当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时,可按公式10 lg A/B计算。例如:A功率比B功率大一倍,那么10 lg A/B = 10 lg 2 = 3dB,也就是说,A的功率比B的功率大3dB;如果A的功率为46dBm,B的功率为40dBm,则可以说,A比B大6dB;如果A天线为 12dBd,B天线为14dBd,可以说A比B小2dB。


那dB后面再跟个小尾巴那些又表示啥呢?


1、dBm

dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lg(功率值/1mw)。

[例1] 如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。

[例2] 对于40W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为:

10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg(4*10^4)=40+10*lg4=46dBm。


2、dBi 和dBd

dBi和dBd是考征增益的值(功率增益),两者都是一个相对值,但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线,dBd的参考基准为偶极子,所以两者略有不同。一般认为,表示同一个增益,用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。

【例3】 对于一面增益为16dBd的天线,其增益折算成单位为dBi时,则为18.15dBi (一般忽略小数位,为18dBi)。

【例4】0dBd=2.15dBi。


3、dBc

有时也会看到dBc,它也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。一般来说,dBc 是相对于载波(Carrier)功率而言,在许多情况下,用来度量与载波功率的相对值,如用来度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等)以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方,原则上也可以使用dB替代。

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经验算法:

有个简便公式:0dBm=0.001W 左边加10=右边乘10

所以0+10dBm=0.001*10W 即10dBm=0.01W

故得20dBm=0.1W 30dBm=1W 40dBm=10W

还有左边加3=右边乘2,如40+3dBM=10*2W,即43dBm=20W,这些是经验公式,蛮好用的。

所以-50dBm=0dBm-10-10-10-10-10=1mW/10/10/10/10/10=0.00001mW。


dbm的计算方法:(dBm与mW)

一般坊间贩售的802.11x无线网路AP上头,常会有规格说明,里头总会有一项说明到这个AP(或是无线网路卡),它的传输功率 (transmission POWER)有20dBm,或者有些产品,是以mW(milliWatts)为单位,例如某款很有名的长距离网卡,就说他们的网卡具有高达100mW的发 射功率。


这些单位是怎么回事呢?


dBm是dB-milliWatt,即是这个读数是在与一个milliWatt作比较而得出的数字。在仪器中如果显示着0dBm的意思即表示这个讯号与 1mW的讯号没有分别,也就是说这个讯号的强度就是1mW了。至于Watt(瓦特)是功率的单位我想大家都知道,就不赘述了。


我们又回头看看dB ,dB到是怎么来的? dB的全写是decibel,拉丁语中deci即十分一的的意思。这个单位原本是Bel 。但因为要达到一个bel的数值比较所需之能量差通常都较为大而在电路学上并不常用,故此才引用十分之一bel,亦即decibel这个单位了。


或许大家会有疑问:「既然dB只是表示两个讯号间的能量差别的话,为何不干脆用”倍数”来做表示呢?」


当然不是啦!不过这个问题倒也问得相当好。用”倍数”不是来得简单易懂而不致于有这么多的人搞错了观念吗?某程度上这个说法没错,譬如一台线性放大器,它的输入功率是10W而输出则可达40W的话,的确是用”四倍”这个说法来得干脆俐落。


但,看看另一个同类情况:


一套发射设备由初级振荡的能量以至最后级的输出功率之间的增益,假设在初级振荡时的功率是0.5mW,而在最后的LINEAR Amp.输出是2kW,2kW就是2000W亦即2,000,000mW用2,000,000mW除以 0.5mW便得出倍数,即4,000,000倍了。至此大家或许已经明白在各类电子及无线电电路中(尤其是接收方面)这类倍数之差别比比皆是(即如一台发射机的抗干扰能力是优于一百万倍就标示成better than 60dB)。如果每次都要在各个层面(例如说明书,规格表)内都标示出数百万以至千万甚至亿倍的数字将会是何等的不方便啊!


那么dB又是如何运算出来的呢?


我们用下面这个实际例子来让大家更容易明白:


【例10】:第一个讯号功率是4W,第二个讯号功率是24W,那增益就是:

10 * lg ( 24 / 4 ) = 10 * lg6 = 7.78 dB

OK,我们回到dBm来看,因此换算dBm与mW的公式就应该是长成这样:

dBm = 10 * lg(mW)或mW = 10^( dBm / 10 )


所以底下这些例子大家可以验算一下:

0 dBm = 1 mW

10 dBm = 10 mW

14 dBm = 25 mW

15 dBm = 32 mW

16 dBm = 40 mW

17 dBm = 50 mW

20 dBm = 100 mW

30 dBm = 1000 mW = 1W


如果大家都很聪明,一定可以从log的基本性质中,发现到底下的规则:

增加3dB = mW乘2倍; 减少3dB = mW变成1/2 ;增加10dB =乘10


这样一来,你便可以用你的脑袋直接进行快速运算来求得概略值:

+3dbm= *2

+6dbm= *4            (2*2) 

+7dbm= *5            (+10db-3db = 10/2)

+4dbm= *2.5         (+10db-6db = 10/4)

+1dbm= *1.25       (+4db-3db = 2.5/2)

+2dBm=*1.6          (+6dBm-4dBm = 4/2.5)


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