【基礎(chǔ)】dB、dBm、dBc等概念的解釋
DB 是一個純計數(shù)單位:對于功率,dB= 10*lg(A/B)。對于電壓或電流,dB= 20*lg(A/B).dB的意義其實(shí)再簡單不過了,就是把一個很大或者很小的數(shù)比較簡短地表示出來。
本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201603/288556.htm純計數(shù)單位
首先, DB 是一個純計數(shù)單位:對于功率,dB = 10*lg(A/B)。對于電壓或電流,dB = 20*lg(A/B).dB的意義其實(shí)再簡單不過了,就是把一個很大(后面跟一長串0的)或者很小(前面有一長串0的)的數(shù)比較簡短地表示出來。如:
X=1000000000000000 (共15個0)
10lgX=150dB
X=0.000000000000001
10lgX=-150 dB
dBm定義的是 miliwatt。 0 dBm=10lg1mw;
dBw 定義 watt。 0 dBw = 10lg1 W = 10lg1000 mw = 30 dBm。
DB在缺省情況下總是定義功率單位,以 10lg 為計。當(dāng)然某些情況下可以用信號強(qiáng)度(Amplitude)來描述功和功率,這時候就用 20lg 為計。不管是控制領(lǐng)域還是信號處理領(lǐng)域都是這樣。比如有時候大家可以看到 dBmV 的表達(dá)。
注意基本概念
在dB,dBm計算中,要注意基本概念。比如前面說的 0dBw = 10lg1W = 10lg1000mw = 30dBm;又比如,用一個dBm 減另外一個dBm時,得到的結(jié)果是dB。如:30dBm - 0dBm = 30dB。
dB和dB之間只有加減
一般來講,在工程中,dB和dB之間只有加減,沒有乘除。而用得最多的是減法:dBm 減 dBm 實(shí)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(shí)際上是兩個功率相乘,這個已經(jīng)不多見(我只知道在功率譜卷積計算中有這樣的應(yīng)用)。dBm 乘 dBm 是什么,1mW 的 1mW 次方?除了同學(xué)們老給我寫這樣幾乎可以和歌德巴赫猜想并駕齊驅(qū)的表達(dá)式外,我活了這么多年也沒見過哪個工程領(lǐng)域玩這個。
編輯本段dB是功率增益的單位
db,表示一個相對值。當(dāng)計算A的功率相比于B大或小多少個dB時,可按公式10 lg A/B計算。例如:A功率比B功率大一倍,那么10 lg A/B = 10 lg 2 = 3dB。也就是說,A的功率比B的功率大3dB;如果A的功率為46dBm,B的功率為40dBm,則可以說,A比B大6dB;如果A天線為12dBd,B天線為14dBd,可以說A比B小2dB。
dBm是一個表示功率絕對值的單位,計算公式為:10lg功率值/1mW。例如:如果發(fā)射功率為1mW,按dBm單位進(jìn)行折算后的值應(yīng)為:10 lg 1mW/1mW = 0dBm;對于40W的功率,則10 lg(40W/1mW)=46dBm。
1、dBm
dBm是一個考征功率絕對值的值,計算公式為:10lg(功率值/1mw)。
[例1] 如果發(fā)射功率P為1mw,折算為dBm后為0dBm。
[例2] 對于40W的功率,按dBm單位進(jìn)行折算后的值應(yīng)為:
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),兩者都是一個相對值,但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線,dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子,所以兩者略有不同。一般認(rèn)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3] 對于一面增益為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(shù)位,為18dBi)。
[例4] 0dBd=2.15dBi。
[例5] GSM900天線增益可以為13dBd(15dBi),GSM1800天線增益可以為15dBd(17dBi)。
3、dB
dB是一個表征相對值的值,當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時,按下面計算公式:10lg(甲功率/乙功率)
[例6] 甲功率比乙功率大一倍,那么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。
[例7] 7/8 英寸GSM900饋線的100米傳輸損耗約為3.9dB。
[例8] 如果甲的功率為46dBm,乙的功率為40dBm,則可以說,甲比乙大6 dB。
[例9] 如果甲天線為12dBd,乙天線為14dBd,可以說甲比乙小2 dB。
4、dBc
有時也會看到dBc,它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 是相對于載波(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(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等)
以及耦合、雜散等的相對量值。在采用dBc的地方,原則上也可以使用dB替代。
搞無線和通信經(jīng)常要碰到的dBm, dBi, dBd, dB, dBc
經(jīng)驗(yàn)算法:
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,這些是經(jīng)驗(yàn)公式,蠻好用的。
所以-50dBm=0dBm-10-10-10-10-10=1mW/10/10/10/10/10=0.00001mW。
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dbm的計算方法:(dBm與mW)
一般坊間販?zhǔn)鄣?02.11x無線網(wǎng)路AP上頭,常會有規(guī)格說明,里頭總會有一項說明到這個AP(或是無線網(wǎng)路卡),它的傳輸功率(transmission POWER)有20dBm,或者有些產(chǎn)品,是以mW(milliWatts)為單位,例如很有名的神腦長距離網(wǎng)卡,就說他們的網(wǎng)卡具有高達(dá)100mW的發(fā)射功率。
這些單位是怎么回事呢?
dBm是dB-milliWatt,即是這個讀數(shù)是在與一個milliWatt作比較而得出的數(shù)字。在儀器中如果顯示著0dBm的意思即表示這個訊號與1mW的訊號沒有分別,也就是說這個訊號的強(qiáng)度就是1mW了。至于Watt(瓦特)是功率的單位我想大家都知道,就不贅述了。
所以我們必須先從dB講起,dB到底是什么呢? dB的全寫是decibel,英文(其實(shí)是拉丁語文)中deci即十分一的的意思。這個單位原本是bel 。但因?yàn)橐_(dá)到一個bel的數(shù)值比較所需之能量差通常都較為大而在電路學(xué)上并不常用,故此才比較常用十分之一bel,亦即decibel這個單位了。
那么decibel(或者bel)又指什么呢?
其實(shí)它是指當(dāng)你遇上有兩個能量(訊號)的時候,dB就是我們用來表示這兩個能量之間的差別的一種表示單位。它本身并不是一個獨(dú)立的(如伏特Volt、安培Ampere等)絕對單位,dB這個單位一出現(xiàn)即意味著是有兩個同樣性質(zhì)的能量(或訊號)正在被比較之中而獲得的單位。
至此或許大家會有疑問:「既然dB只是表示兩個訊號間的能量差別的話,為何不干脆用”倍數(shù)”來做表示呢?是否為了要故作深奧而造出這個單位來呢?」
當(dāng)然不是啦!不過這個問題倒也問得相當(dāng)好。不是嗎?干脆用”倍數(shù)”不是來得簡單易懂而不致于有這么多的人搞錯了觀念嗎?某程度上林教官也相當(dāng)同意這個說法。譬如當(dāng)你制作一部高頻線性放大器(LINEAR Amp.)時,它的輸入所需功率是10Watts而輸出則可達(dá)40Watts的話,為何不干脆說有四倍的增益而要說成是6dB的增益呢?在這個例子之中,其實(shí)的確是用”四倍”這個說法來得干脆俐落,但試看一看另一個同類例子……
今天我們試想像一套發(fā)射設(shè)備由初級振蕩的能量以至最后級的輸出功率之間的增益…,假設(shè)在初級振蕩時的功率是0.5mW(注意是假設(shè),真的當(dāng)然會遠(yuǎn)低于此數(shù))而在最后的LINEAR Amp.輸出是2kW?,F(xiàn)在試算一算它們之間的倍數(shù)差別……,2kW就是2000Watts亦即2,000,000mW用2,000,000mW除以0.5mW便得出倍數(shù),即4,000,000倍了。試想一想,我已假設(shè)了振蕩級是0.5mW那么大都還得出了四百萬倍這個如此驚人的數(shù)字,一旦用上真實(shí)的數(shù)字的話那倍數(shù)勢必比四百萬來得更大更多位數(shù)了。至此大家或許已經(jīng)明白在各類電子及無線電電路中(尤其是接收方面)這類倍數(shù)之差別比比皆是(即如一部廠制的發(fā)射機(jī)的抗干擾能力是優(yōu)于一百萬倍就標(biāo)示成better than 60dB)。如果每次都要在各個層面(例如說明書,規(guī)格表)內(nèi)都標(biāo)示出數(shù)百萬以至千萬甚至億倍的數(shù)字將會是何等的不方便啊!
那么dB又是如何運(yùn)算出來的呢?
bel = lg ( P2 / P1 )
上面公式里頭,P1就是第一個被比較的能量(訊號),P2就是第二個作比較的能量(訊號),P1與P2的單位要大家相同。
dB = 10 * bel = 10 * lg ( P2 / P1 )
例:第一個訊號功率是4Watts,第二個訊號功率是24Watts,那增益就是:
10 * lg ( 24 / 4 ) = 10 * lg6 = 7.78 dB
OK,我們回到dBm來看,因此換算dBm與mW的公式就應(yīng)該是長成這樣:
dBm = 10 * lg(mW)或mW = 10^( dBm / 10 )
所以底下這些例子大家可以驗(yàn)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
如果大家都很聰明,一定可以從log的基本性質(zhì)中,發(fā)現(xiàn)到底下的rule:
dB增加3dB = mW乘2倍; dB減少3dB = mW變成1/2 ;增加10dB =乘10倍
這樣一來,你便可以用你的腦袋直接進(jìn)行快速運(yùn)算來求得概略值:
+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=1.6)
舉個例子,假設(shè)你已經(jīng)知道0dBm = 1mW,那么3dBm當(dāng)然就等于2mW啰。那么,47dBm呢? 40dBm → 10^4mW,再多7dBm → 5 * 10^4mW = 50W。
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