一、
分贝(dB)的概念
在通信工程中,当要测量某一信号的功率(如P1)强弱时,通常先选定一个基准功率(如P0),然后求以P1/P0的比值为
真数、以10为底的常用
对数,即lg(P1/P0),并乘以10后作为测量值,即10×lg(P1/P0),一般称其为用分贝表示的功率
电平,其单位为dB,这一方法称为对数表示法。之所以采用对数表示法,是因为实验和理论表明,人类能够感觉到的声音的
响度(或光的亮度)的变化是与声音强度(或光的强度)的比值的对数10×lg(W1/W0)成正比的。其中W0为初始声强值(或光的初始强度值),W1为变化后声强值(或变化后的光的强度值),。也就是说人类的听觉器官(耳)和感觉器官(眼)对于声音强度(或光的强度)的响应都是符合对数规律的。这一特点在通信领域同样存在。
分贝dB的英文全称为decibel,它的词冠来源于
拉丁文decimus,意思是十分之一,decibel就是十分之一贝尔。“贝尔”是业界为纪念电话发明家贝尔(Bell)而采用的,英文为“B”(B同时是贝尔的单位)。但是B的值很大,使用上不方便,故改为分贝单位dB。在理论研究和科学计算中必须使用以e为底的对数来表示时,仍可使用奈培,代号为NP(neper),1NP =8.686dB。
二、分贝(dB)的不同形态
在工程实际中,不同测量条件下的电信传输单位dB有不同的形态,其代号及含义不同。下边介绍几种常用的形式。
1、dB
dB是分贝的统称,是一个表征相对值的值。P2比P1大一倍,那么10 lg(P2/P1)=10 lg2=3dB。也就是说,P2比P1的功率大3 dB,则功率大一倍。例如,可以说7/8 英寸GSM900
馈线的100米传输损耗约为3.9dB。如果甲的功率为46dBm,乙的功率为40dBm,则可以说,甲比乙大6 dB。如果甲天线为12dBd,乙天线为14dBd,可以说甲比乙小2 dB。图2-1给出了dB值与功率比值P2/P1之间的转换关系。另外,下表2-1给出了百分损耗(%)与dB值损耗之间的换算关系。
图2-1:dB值与功率比值P2/P1之间的转换关系
表2-1:百分损耗(%)与dB值损耗之间的换算关系
2、dBm
dBm是一个考征传输功率
绝对值的值。dBm指取1mW作为基准值,以dB表示的绝对功率电平,m是毫瓦的代号。计算公式为:10 lg P(P为功率值/1mw)。如果发射功率P为1mW,折算为dBm后为0dBm。对于40W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为:
10 lg(40W/1mW)=10 lg(40000)=10 lg 4+10 lg 10+10 lg 1000 = 46dBm。
表2-2给出了功率从1mW到200W的 W(或mW)与dBm之间的转换表
关系表(注意:0W可以表示无功率输出,但0dBm并非无功率哦)。图2-2给出了mW与dBm之间的转换对应关系。
表2-2:dBm与W(或mW)的转换表
图2-2:mW与dBm之间的转换对应关系
另外,dBm0是指取1mW作为基准值,相对于零相对电平点,以dB表示的信号绝对功率电平,0是零相对电平点代号。
3、dBi 和dBd
dBi和dBd常用来考征
天线增益的值(功率增益),两者都是一个相对值,但参考的天线基准不一样。dBi(dB isotropic)的参考基准为全方向性天线,dBd(dB dipole)的参考基准为偶极子天线,所以两者略有不同。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,当然有dBi =0dBd+2.15。对于一面增益为16dBd的天线,其增益折算成单位为dBi时,则为18.15dBi(一般忽略小数位,为18dBi)。GSM900天线增益可以为13dBd(15dBi),GSM1800天线增益可以为15dBd(17dBi)。一般情况下,dBi多用于描述工作于高于1GHz频段(如微波频段)的天线增益;dBd多用于描述工作于低于1GHz频段的天线增益。
4、dBc
dBc也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。一般来说,dBc 是相对于载波(Carrier)功率而言,在许多情况下,用来度量与载波功率的相对值,如用来度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等)以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方,原则上也可以使用dB替代。其区别在于:dB是任意两个功率的比值的对数表示形式,而dBc是某一个频率点
输出功率和载频输出功率的比值的对数表示形式。
5、dBr
dBr为相对于所选定的传输参考点,以dB表示的相对电平,r是相对(relative)电平的代号。