一、dB的来历
dB是由Alexander Graham Bell,这个发明了电话的人首创的,他是个外科医生,以研究和资料有听力障碍的儿童为职业生涯的开端。为了量化听力损失程度,他研究出一套标准声强,并将个人听到的这些声音的能力量化。他发现对音量的敏感度并不是由声功率强度决定的,而是取决于声功率强度的对数。
他研究的音量刻度可以听到的最轻声音作为起点0,以使人开始产生痛觉的声音作为10。所有其它的声音以实际测量的功率级比值的对数在刻度上分布。若音量从1增加到2,那么感觉到的音量就加倍,然而实际测量到的声功率级提高了100/10=10倍。Bell所建立的就是感觉到的音量的变化不是取决于功率级的变化,而是由一个与功率级变化对数成正比的单位决定!
Bell音量刻度的单位为Bell,刻度起点0Bell为能听到的最轻声音,耳朵里实际的功率密度被量化成一个个声级。大约2kHz左右是我们的最敏感处,这时能感觉到最轻的声音,其级别就是刻度的起点0Bell,它相当于10-12W/m2的功率密度,而最大的声音就是痛觉的门限,即10Bell处,其功率级为10-2W/m2。
Bell的刻度得到了广泛的接收,去掉最后一个字母L就变为Bel刻度。随着时间的推移,人们发现对于感觉到的音量范围,0Bel~10Bel这个刻度范围太大,故而将刻度改为decibel并取代Bel来度量音量,这里的前缀“deci”就是1/10的意思,decibel的缩写就是dB(分贝)。
二、dBμV、dBm、dBw的概念
在有线电视技术中我们常常遇到几个信号参数的量值,这几个量值是对数单位---分贝(dB),用分贝表示是为了便于表达、叙述和运算(变乘除为加减)。
分贝是表征两个功率电平比值的单位,如A=10lgP2/P1=20lgU2/U1=20lgI2/I1。通常dB是表征电路损耗、增益的量值;dbmV和dbμV是表征信号的相对电平值。分贝制单位在电磁场强计量测试中的用法有如下三种:
1、表示信号传输系统任意两点间的功率(或电压)的相对大小。如一个CATV放大器,当其输入电平为70dBμV时,其输出电平为100dBμV,也就是说放大器的输出相对于输入来说相差30dB,这30dB是放大器的增益。
2、在指定参考电平时可用分贝表示电压或电场强的绝对值,此参考电平通称为0dB。如定义1μV=0dBμV、1mW=0dBm、1mV=0dBmV。例如,现有一个信号A其电平为3dBμV,换算成电压的表示方式为:3=20lgA/1μV、A=2μV,即这个3dBμV的信号电压为2μV。
3、用分贝表示电压或场强的误差大小,如30±3dB。
由于1mV=1000μV,所以有0dbmV=60lg10=60dbμV。例如,信号电平是70dbμV,用dbmV表示是 70-60=10dbmV;dbm和dbw是表征信号的相对功率值,由于1W=1000mW,所以有0dbW=30lg10=30dbm,例如光功率为9dbm ,换算成功率的单位(瓦)有:9=10lgx,x=7.9mW 。
在很多情况下,场强计的量值单位通常是dbμV,但在一些高频功率放大器中往往只给出输出信号的功率值,为此要将功率值换算成电平值。
50Ω系统dBm、dBμV、W换算表
功率(dBm) | 电平(dbμV) | 功率(瓦) | | 功率(dBm) | 电平(dbμV) | 功率(瓦) |
+53 | 160 | 200w | +20 | 127 | 100mw |
+50 | 157 | 100w | +17 | 124 | 50mw |
+49 | 156 | 80w | +13 | 120 | 20mw |
+47 | 154 | 50w | +10 | 117 | 10mw |
+46 | 153 | 40w | +7 | 114 | 5mw |
+43 | 150 | 20w | +3 | 110 | 2.0mw |
+40 | 147 | 10w | 0 | 107 | 1.0mw |
+37 | 144 | 5w | -1 | 106 | 0.80mw |
+33 | 140 | 2w | -3 | 104 | 0.50mw |
+30 | 137 | 1.0w | -7 | 100 | 0.20mw |
+29 | 136 | 800mw | -10 | 97 | 0.10mw |
+27 | 134 | 500mw | -20 | 87 | 0.01mw |
+26 | 133 | 400mw | -30 | 77 | 0.001mw |
+23 | 130 | 200mw | -40 | 67 | 0.0001mw |
三、通信中dBm、dBi、dB、dBc的概念
在电信网络尤其是无线通信领域里,我们经常会遇到dBm、dBi、dB、dBc等与功率有关的单位。
1.dBm
dBm用于表达功率的绝对值,计算公式为: 10lg(P功率值/lmw)
[例]如果发射功率P为10W,则按dBm单位进行折算后的值应为:10lg(10W/1mW)=10lg(10000)=40dBm
2.dBi、dBd
dBi和dBd均用于表达功率增益,两者都是一个相对值,只是其参考的基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线,dBd的参考基准为偶极子,因此两者的值略有不同,同一增益用dBi表示要比用dBd表示大2.15。
[例]对于增益为16dBd的天线,其增益按单位dBi进行折算后为18.5dBi(忽略小数点后为18dBi)。
3.dB
dB用于表征功率的相对比值,计算甲功率相对乙功率大或小多少dB时,按下面计算公式:10lg(甲功率/乙功率)
[例]若甲天线的增益为20dBd,乙天线的增益为14dBd,则可以说甲天线的增益比乙天线的增益大6dB。
4.dBc
dBc也是一个表征相对功率的单位,其计算方法与dB的计算方法完全一样。 一般来说,dBc是相对于载波功率而言的,在许多情况下用来度量与载波功率的相对值,如度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰和带外干扰)、耦合、杂散等相对量值,在采用dBc的地方,原则上可以使用dB替代。
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