一起聊聊 dB、dB、dBm、dBi 吧!
掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章
dB應(yīng)該是無(wú)線(xiàn)通信中最基本、最習(xí)以為常的一個(gè)概念了。我們常說(shuō)“傳播損耗是xx dB”、“發(fā)射功率是xx dBm”、“天線(xiàn)增益是xx dBi”……有時(shí)候,這些長(zhǎng)得很像的dBx們可能被弄混,甚至造成計(jì)算失誤。它們究竟有什么區(qū)別呢?
這事不得不先從dB說(shuō)起。 而說(shuō)到dB,最常見(jiàn)的就是3dB啦!
3dB在功率圖或誤碼率圖中經(jīng)常出現(xiàn)。其實(shí),沒(méi)什么神秘的,下降3dB就是指功率下降一半,3 dB點(diǎn)指的就是半功率點(diǎn)。
3dB表示增大為兩倍,-3dB表示下降為1/2。這是怎么來(lái)的呢? 其實(shí)很簡(jiǎn)單,讓我們一起看下dB的計(jì)算公式:
dB表示功率P1相對(duì)于參考功率P0的大小關(guān)系。如果P1是P0的2倍,那么:
如果P1是P0的一半,那么:
關(guān)于對(duì)數(shù)的基本概念及運(yùn)算性質(zhì),大家可以自行回顧下高一數(shù)學(xué)……
現(xiàn)在出道題來(lái)檢驗(yàn)下你的理解程度:
【問(wèn)】功率增大為10倍,用?dB表示
答案:
3dB,表示功率增加為2倍; 10dB,表示功率增加為10倍。
這可以極大的方便我們計(jì)算和描述。尤其是繪制表格的時(shí)候,大家可以自行腦補(bǔ)下,沒(méi)換算成dB前,這么多的0,坐標(biāo)軸得拉到外太空了吧……
我們還是從最常用的dBm、dBw來(lái)說(shuō)說(shuō)吧!
1 mW、1 W都是確定的值,因此dBm、dBw都可以表示功率的絕對(duì)值。
簡(jiǎn)化口訣是“30是基準(zhǔn),等于1 W整”。
記住了這條,再結(jié)合前面的“加3乘2,加10乘10;減3除2,減10除10”,你就可以進(jìn)行很多口算了。
【問(wèn)】44 dBm=?W
你算對(duì)了嗎?
[例] 如果A的功率為46 dBm,B的功率為40 dBm,可以說(shuō)A比B大6 dB。
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。這個(gè)差值是兩種天線(xiàn)的不同方向性導(dǎo)致的,這里咱們就不展開(kāi)說(shuō)了。
多的這個(gè)2倍是怎么來(lái)的呢?
關(guān)于功率和電壓、電流的轉(zhuǎn)換關(guān)系,大家可以自行溫習(xí)下初中物理……
絕對(duì)值:
1. 30 dBm的功率是()
那么,dBm乘dBm是什么?1mW的1mW次方?除了同學(xué)們老給我寫(xiě)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(méi)見(jiàn)過(guò)哪個(gè)工程領(lǐng)域玩這個(gè)。
dBm是一個(gè)表示功率絕對(duì)值的單位,計(jì)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(duì)于40W的功率,則10 lg(40W/1mW)=46dBm。
所以,我們必須先從dB講起,dB到底是什么呢?dB的全寫(xiě)是decibel,英文(其實(shí)是拉丁語(yǔ)文)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,故此才比較常用十分之一bel,亦即decibel這個(gè)單位了。
至此或許大家會(huì)有疑問(wèn):「既然dB只是表示兩個(gè)訊號(hào)間的能量差別的話(huà),為何不干脆用”倍數(shù)”來(lái)做表示呢?是否為了要故作深?yuàn)W而造出這個(gè)單位來(lái)呢?」
當(dāng)然不是啦!不過(guò)這個(gè)問(wèn)題倒也問(wèn)得相當(dāng)好。不是嗎?干脆用”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?某程度上林教官也相當(dāng)同意這個(gè)說(shuō)法。譬如當(dāng)你制作一部高頻線(xiàn)性放大器(LINEAR Amp.)時(shí),它的輸入所需功率是10Watts而輸出則可達(dá)40Watts的話(huà),為何不干脆說(shuō)有四倍的增益而要說(shuō)成是6dB的增益呢?在這個(gè)例子之中,其實(shí)的確是用”四倍”這個(gè)說(shuō)法來(lái)得干脆俐落,但試看一看另一個(gè)同類(lèi)例子……
今天,我們?cè)囅胂褚惶装l(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(注意是假設(shè),真的當(dāng)然會(huì)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。試想一下,我已假設(shè)了振蕩級(jí)是0.5mW那么大都還得出了四百萬(wàn)倍這個(gè)如此驚人的數(shù)字,一旦用上真實(shí)的數(shù)字的話(huà)那倍數(shù)勢(shì)必比四百萬(wàn)來(lái)得更大更多位數(shù)了。
至此,大家或許已經(jīng)明白在各類(lèi)電子及無(wú)線(xiàn)電電路中(尤其是接收方面)這類(lèi)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(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(shuō)明書(shū),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??!
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)
dBi和dBd是功率增益的單位,兩者都是相對(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(xiàn);dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子。一般認(rèn)為dBi和dBd表示同一個(gè)增益,用dBi表示的值比用dBd表示的要大2.15 dBi。例如:對(duì)于一增益為16 dBd的天線(xiàn),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。
dB也是功率增益的單位,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(shuō),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(shuō),A比B大6dB;如果A天線(xiàn)為12dBd,B天線(xiàn)為14dBd,可以說(shuō)A比B小2dB。
dBm是一個(gè)表示功率絕對(duì)值的單位,計(jì)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(duì)于40W的功率,則10 lg(40W/1mW)=46dBm。
dBc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(shuō),dBc相對(duì)于載波(Carrier)功率而言。在許多情況下,用來(lái)度量載波功率的相對(duì)值,如度量干擾(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。
對(duì)于dBi,其基準(zhǔn)為理想的點(diǎn)源天線(xiàn),即一個(gè)真正意義上的“點(diǎn)”來(lái)作天線(xiàn)增益的對(duì)比基準(zhǔn)。理想點(diǎn)源天線(xiàn)的輻射是全向的,其方向圖是個(gè)理想的球,同一球面上所有點(diǎn)的電磁波輻射強(qiáng)度均相同;對(duì)于dBd,其基準(zhǔn)則為理想的偶極子天線(xiàn)。因偶極子天線(xiàn)是帶有方向性的,故二者有個(gè)固定的恒差2.15即0dBd="2".15dBi。
需要說(shuō)明的是,通常所說(shuō)的“全向天線(xiàn)”不是嚴(yán)格的說(shuō)法,全向天線(xiàn)應(yīng)指在三維立體空間的全向,但工程界也往往把某個(gè)平面內(nèi)方向圖為圓周的天線(xiàn)稱(chēng)為全向天線(xiàn),如鞭狀天線(xiàn),它在徑向的主瓣是圓,但仍有軸向的副瓣。
常見(jiàn)天線(xiàn)的增益:鞭狀天線(xiàn)6-9dBi,GSM基站用八木天線(xiàn)15-17dBi,拋物面定向天線(xiàn)則很容易做到24dBi。
無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào),通過(guò)饋線(xiàn)(電纜)輸送到天線(xiàn),由天線(xiàn)以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后,由天線(xiàn)接收下來(lái)(僅僅接收很小很小一部分功率),并通過(guò)饋線(xiàn)送到無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)。因此在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的工程中,計(jì)算發(fā)射裝置的發(fā)射功率與天線(xiàn)的輻射能力非常重要。
Tx是發(fā)射(Transmits )的簡(jiǎn)稱(chēng)。無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射功率是指在給定頻段范圍內(nèi)的能量,通常有兩種衡量或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):
在無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中,天線(xiàn)被用來(lái)把電流波轉(zhuǎn)換成電磁波,在轉(zhuǎn)換過(guò)程中還可以對(duì)發(fā)射和接收的信號(hào)進(jìn)行“放大”,這種能量放大的度量成為 “增益(Gain)”。天線(xiàn)增益的度量單位為“dBi ”。由于無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中的電磁波能量是由發(fā)射設(shè)備的發(fā)射能量和天線(xiàn)的放大疊加作用產(chǎn)生,因此度量發(fā)射能量最好同一度量-增益(dB ),例如,發(fā)射設(shè)備的功率為100mW ,或20dBm;天線(xiàn)的增益為10dBi ,則:
發(fā)射總能量=發(fā)射功率(dBm )+天線(xiàn)增益(dBi )
=20dBm +10dBi
=30dBm
或者: =1000mW
=1W
在“小功率”系統(tǒng)中(例如無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)每個(gè)dB 都非常重要,特別要記住“3 dB 法則”。每增加或降低3 dB ,意味著增加一倍或降低一半的功率:
-3 dB = 1/2 功率??????-6 dB = 1/4 功率 3 dB = 2x 功率 6 dB = 4x 功率
換算公式:電平(dBm)=10lgW5W →10lg5000 = 37dBm10W →10lg10000 = 40dBm20W →10lg20000 = 43dBm
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系刪除。
—— The End ——