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dB不止是音量——看看各種各樣的“dB”是啥意思

dB不止是音量——看看各種各樣的“dB”是啥意思

我們都知道,dB的中文名字是分貝,我們?nèi)粘T谝繇懺O(shè)備上見的較多,最為人熟悉的就是表示音量的大小,畢竟這從初中物理就已經(jīng)給大家科普了。但除了表達(dá)“音量”以外,dB在單位意義上,還有更多的意思。

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計(jì)數(shù)單位

dB 有時(shí)候是一個(gè)純粹的計(jì)數(shù)單位:功率,dB = 10*lg(A/B)。不管是電壓還是電流,dB = 20*lg(A/B).dB的意義就是把一個(gè)很大(后面跟一長(zhǎng)串0的)或者很?。ㄇ懊嬗幸婚L(zhǎng)串0的)的數(shù)比較簡(jiǎn)短地表示出來(lái)。如:

X=1000000000000000 (共15個(gè)0)

10lgX=150dB

再如:  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在缺省情況下定義為功率單位,以 10lg 為計(jì)。當(dāng)然某些情況下可以用信號(hào)強(qiáng)度(Amplitude)來(lái)描述功和功率,這時(shí)候就用 20lg 為計(jì),比如有時(shí)候大家可以看到 dBmV 的表達(dá)。


聲學(xué)常用的dB(們)的詳細(xì)解釋


注意基本概念


在dB、dBm計(jì)算中,要注意基本概念。比如前面說的 0dBw = 10lg1 W = 10lg1000 mw = 30dBm。


dB和dB之間只有加減

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(gè)功率相除,信號(hào)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(gè)功率相乘,這個(gè)已經(jīng)不多見。dBm 乘 dBm 是什么,1mW 的 1mW 次方?這樣幾乎可以和歌德巴赫猜想并駕齊驅(qū)的表達(dá)式,我活了這么多年也沒見過哪個(gè)工程領(lǐng)域這樣玩。


dB是功率增益的單位


dB,表示一個(gè)相對(duì)值。當(dāng)計(jì)算A的功率相比于B大或小多少個(gè)dB時(shí),可按公式10 lg A/B計(jì)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。


那dB后面再跟個(gè)小尾巴那些又表示啥呢?


1、dBm

dBm是一個(gè)考征功率絕對(duì)值的值,計(jì)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(duì)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(gè)相對(duì)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(gè)增益,用dBi表示出來(lái)比用dBd表示出來(lái)要大2.15。

【例3】 對(duì)于一面增益為16dBd的天線,其增益折算成單位為dBi時(shí),則為18.15dBi (一般忽略小數(shù)位,為18dBi)。

【例4】0dBd=2.15dBi。


3、dBc

有時(shí)也會(huì)看到dBc,它也是一個(gè)表示功率相對(duì)值的單位,與dB的計(jì)算方法完全一樣。一般來(lái)說,dBc 是相對(duì)于載波(Carrier)功率而言,在許多情況下,用來(lái)度量與載波功率的相對(duì)值,如用來(lái)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(duì)量值。在采用dBc的地方,原則上也可以使用dB替代。

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經(jīng)驗(yàn)算法:

有個(gè)簡(jiǎn)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。


dbm的計(jì)算方法:(dBm與mW)

一般坊間販?zhǔn)鄣?02.11x無(wú)線網(wǎng)路AP上頭,常會(huì)有規(guī)格說明,里頭總會(huì)有一項(xiàng)說明到這個(gè)AP(或是無(wú)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,例如某款很有名的長(zhǎng)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(gè)讀數(shù)是在與一個(gè)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(gè)訊號(hào)與 1mW的訊號(hào)沒有分別,也就是說這個(gè)訊號(hào)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。


我們又回頭看看dB ,dB到是怎么來(lái)的? dB的全寫是decibel,拉丁語(yǔ)中deci即十分一的的意思。這個(gè)單位原本是Bel 。但因?yàn)橐_(dá)到一個(gè)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,故此才引用十分之一bel,亦即decibel這個(gè)單位了。


或許大家會(huì)有疑問:「既然dB只是表示兩個(gè)訊號(hào)間的能量差別的話,為何不干脆用”倍數(shù)”來(lái)做表示呢?」


當(dāng)然不是啦!不過這個(gè)問題倒也問得相當(dāng)好。用”倍數(shù)”不是來(lái)得簡(jiǎn)單易懂而不致于有這么多的人搞錯(cuò)了觀念嗎?某程度上這個(gè)說法沒錯(cuò),譬如一臺(tái)線性放大器,它的輸入功率是10W而輸出則可達(dá)40W的話,的確是用”四倍”這個(gè)說法來(lái)得干脆俐落。


但,看看另一個(gè)同類情況:


一套發(fā)射設(shè)備由初級(jí)振蕩的能量以至最后級(jí)的輸出功率之間的增益,假設(shè)在初級(jí)振蕩時(shí)的功率是0.5mW,而在最后的LINEAR Amp.輸出是2kW,2kW就是2000W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。至此大家或許已經(jīng)明白在各類電子及無(wú)線電電路中(尤其是接收方面)這類倍數(shù)之差別比比皆是(即如一臺(tái)發(fā)射機(jī)的抗干擾能力是優(yōu)于一百萬(wàn)倍就標(biāo)示成better than 60dB)。如果每次都要在各個(gè)層面(例如說明書,規(guī)格表)內(nèi)都標(biāo)示出數(shù)百萬(wàn)以至千萬(wàn)甚至億倍的數(shù)字將會(huì)是何等的不方便?。?/p>


那么dB又是如何運(yùn)算出來(lái)的呢?


我們用下面這個(gè)實(shí)際例子來(lái)讓大家更容易明白:


【例10】:第一個(gè)訊號(hào)功率是4W,第二個(gè)訊號(hào)功率是24W,那增益就是:

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

OK,我們回到dBm來(lái)看,因此換算dBm與mW的公式就應(yīng)該是長(zhǎng)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)到底下的規(guī)則:

增加3dB = mW乘2倍; 減少3dB = mW變成1/2 ;增加10dB =乘10


這樣一來(lái),你便可以用你的腦袋直接進(jìn)行快速運(yùn)算來(lái)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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