dB应该是无线通信中最基本、最习以为常的一个概念了。我们常说“传播损耗是xx dB”、“发射功率是xx dBm”、“天线增益是xx dBi”……
有时,这些长得很像的dBx们可能被弄混,甚至造成计算失误。它们究竟有什么区别呢?
这事不得不先从dB说起。而说到dB,最常见的就是3 dB啦!
3 dB在功率图或误码率图中经常出现。其实,没什么神秘的,下降3 dB就是指功率下降一半,3 dB点指的就是半功率点。
+3 dB表示增大为两倍,-3 dB表示下降为1/2。这是怎么来的呢?
其实很简单,让我们一起看下dB的计算公式:
dB表示功率P1相对于参考功率P0的大小关系。如果P1是P0的2倍,那么:
如果P1是P0的一半,那么:
关于对数的基本概念及运算性质,大家可以自行回顾下高一数学。
对数函数是以幂(真数)为自变量,指数为因变量,底数为常量的函数。对数函数是6类基本初等函数之一。其中对数的定义:
如果ax =N(a>0,且a≠1),那么数x叫做以a为底N的对数,记作x=logaN,读作以a为底N的对数,其中a叫做对数的底数,N叫做真数。
一般地,函数y=logaX(a>0,且a≠1)叫做对数函数,也就是说以幂(真数)为自变量,指数为因变量,底数为常量的函数,叫对数函数。
其中x是自变量,函数的定义域是(0,+∞),即x>0。它实际上就是指数函数的反函数,可表示为x=ay。因此指数函数里对于a的规定,同样适用于对数函数。
“log”是拉丁文logarithm(对数)的缩写。
这里请大家记住一个口诀。记住了这个口诀,你基本就可以横着走路了。
理解了dB,你只能横着走,理解了dB家族的其它成员,你就可以躺赢了。
我们还是从最常用的dBm、dBw来说。
dBm、dBw就是把dB公式中的参考功率P0分别换成1 mW、1 W:
1 mW、1 W都是确定的值,因此dBm、dBw都可以表示功率的绝对值。
直接上个功率换算表供大家参考。
watt | dBm | dBw |
---|---|---|
0.1 pW | -100 dBm | -130 dBW |
1 pW | -90 dBm | -120 dBW |
10 pW | -80 dBm | -110 dBW |
100 pW | -70 dBm | -100 dBW |
1 nW | -60 dBm | -90 dBW |
10 nW | -50 dBm | -80 dBW |
100 nW | -40 dBm | -70 dBW |
1 μW | -30 dBm | -60 dBW |
10 μW | -20 dBm | -50 dBW |
100 μW | -10 dBm | -40 dBW |
794 μW | -1 dBm | -31 dBW |
1.000 mW | 0 dBm | -30 dBW |
1.259 mW | 1 dBm | -29 dBW |
10 mW | 10 dBm | -20 dBW |
100 mW | 20 dBm | -10 dBW |
1 W | 30 dBm | 0 dBW |
10 W | 40 dBm | 10 dBW |
100 W | 50 dBm | 20 dBW |
1 kW | 60 dBm | 30 dBW |
10 kW | 70 dBm | 40 dBW |
100 kW | 80 dBm | 50 dBW |
1 MW | 90 dBm | 60 dBW |
10 MW | 100 dBm | 70 dBW |
这里,我们要记住:
1 W = 30 dBm。
简化口诀是“30是基准,等于1 W整”。
记住了这条,再结合前面的“加3乘2,加10乘10;减3除2,减10除10”,你就可以进行很多口算了。
[例] 如果A的功率为46 dBm,B的功率为40 dBm,可以说A比B大6 dB。
[例] 如果A天线为12 dBd,B天线为14 dBd,可以说A比B小2 dB。
例如,46 dB表示P1为P0的4万倍,46 dBm则表示P1的值为40 W。符号中仅仅差了一个m,代表的含义可完全不同。
dB家族中常见的还有dBi、dBd、dBc。它们的计算方法与dB的计算方法完全一样,表示的还是功率的相对值。
不同的是,它们的参考基准不同,即分母上的参考功率P0所代表的含义不同。
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。这个差值是两种天线的不同方向性导致的,这里咱们就不展开说了。
此外,dB家族不仅可以表示功率的增益和损耗,还可以表示电压、电流、音频等,大家要具体场景具体应用。
需要注意的是,对于功率的增益,我们用10lg(Po/Pi),对于电压和电流的增益,要用20lg(Vo/Vi)、20lg(Io/Ii)。
多的这个2倍是怎么来的呢?
这个2来源于电功率转换公式的平方上。对数里面的n次方,计算后对应的就是n倍啦。
相对值:
符号 | 全称 | 参考基准 |
---|---|---|
dB | decibel | - |
dBc | decibel carrier | 载波功率 |
dBd | decibe dipole | 偶极子功率密度 |
dBi | decibel isotropic | 全向天线功率密度 |
dBFS | decibel full scale | 满刻度的量值 |
dBrn | decibel reference noise | 基准噪声 |
绝对值:
符号 | 全称 | 参考基准 |
---|---|---|
dBm | decibel milliwatt | 1mW |
dBW | decibel watt | 1W |
dBμV | decibel microvolt | 1μVRMS |
dBmV | decibel millivolt | 1mVRMS |
dBV | decibel volt | 1VRMS |
dBu | decibel unloaded | 0.775VRMS |
dBμA | decibel microampere | 1μA |
dBmA | decibel milliampere | 1mA |
dBohm | decibel ohms | 1Ω |
dBHz | decibel hertz | 1Hz |
dBSPL | decibel sound pressure level | 20μPa |