贝尔(B)
贝尔(B)最初是用于表示音量功率10与1的比值,亚历山大.格拉汉姆.贝尔的名字命名。1B表示功率比10:1,因此,这是一种对数的关系,底数为10,100:1=2B,1000:1=3B。数学关系式如下,其中P2/P1表示功率比。
lg(P2/P1)
分贝(dB)
5B就有10万倍了,可以看出贝尔是一个较大的单位,使用时很不方便。通常使用较小的单位,也是我们常见的:分贝(dB),d表示“十分之一(deci-)”,1B=10dB,2B=20dB,计算方法如下:
10*lg(P2/P1)
在声学领域,分贝是指声源与基准声功率比值的对数乘以10,用来表示声音的强度,例如1分贝是刚能听到的声音,正常交谈的声音则有60分贝,而超过110分贝就可能导致我们的听力永久性损伤。
除了声学领域,分贝已广泛应用于无线电、电工、力学等众多领域。
贝尔和分贝都不是指功率本身,而是指两个功率值的比值。如果需要表示一个固定的功率值,则需要一个功率作为基准,然后以分贝表示绝对功率电平。最常用的功率基准是mW和W。
dBm表示相对于基准功率1毫瓦(mW)的功率分贝值。相互的换算公式如下:
1W=1000mW=30dBm=0dBW
更一般的对数关系
在雷达通信电子战领域,你会经常看到或听到这些词,例如天线增益、放大器增益、线缆衰减、传播损耗等等,那么它们有啥联系与区别呢?
增益与衰减(dB)
先看大器增益或线缆衰减,这是大家一看就知道其所表示的是一个功率比,用输出的功率比输入的功率,如果大于1就是正的dB值,也就是放大了;如果小于1就是负的dB值,也就是说衰减了或者说是损耗了,很好理解。
天线增益(dB)与dBi/dBd/dBc
通常所说的天线发射或接收信号的能力是用参照全向天线的分贝数(dBi)来表示的。比如说天线增益有10dBi不是说这副天线能把信号的功率放大10倍,而是意味着通过控制信号发射的角度,将功率集中到一定的方向上。
在输入功率相等的情况下,天线增益是指实际天线和全向天线在空间同一点处的功率密度之比,描述的是天线将功率集中辐射的程度,因此与天线方向图密切相关。一般来说,天线方向图主瓣越窄、副瓣越小,则增益越高。
在谈到天线增益的时候,会有方向性增益和功率增益的区分,它们是通过辐射效率相互联系的,方向性增益总是大于功率增益的,并与天线波束宽度有密切关系。
天线方向图可以看出在空间不同方向有大小不同的增益,我们常说的“天线增益”通常是指产生最大增益方向上的增益,单位为dBi或者dBd。这二个单位的参考基准不同,前者是以各向同性天线(isotropic antenna)为基准,后者是以偶极子天线(dipole antenna)为基准。偶极子天线的增益:
0dBd=2.15dBi
我们常说的天线“3dB波束宽度”是指天线增益下降到视轴增益一半,也就是相比于最大增益衰减了3dB时两个增益值之间的夹角。
dBc
有时候我们也会看到dBc的单位,一般这是相对于载波功率来说的,用以度量和载波功率的相对值,例如同频/互调/交条/带外干扰或杂散等相对量值。
计算举例:
在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号,用理想的全向天线,假设需要100W的输入功率,而如果改用增益为G=20dBi的某定向天线作为发射天线,输入功率只需100/1020/10=1W。
如果你经常听到有人说天线增益是多少多少dB,其实这是不严谨的,通常默认的是dBi。但是要知道,这和说放大器增益多少多少dB完全是不同的概念。
由于dB表示的数字是对数的,则将现有形式的方程式改用dB形式的方程将较为方便,常见的例子例如无线电传播中的扩展损耗方程,用dB形式表示就极为方便。
10lg(.)与20lg(.)
分贝的对数特征使表示功率和功率比都非常方便。我们知道功率是与电压或电流的平方成正比,因此电压或电流在换算时则需要用20lg(.),例如:
1mV=1000uV=(20*lg(1000))dBuV=60dBuV
但是,需要注意这是用分贝数表示的电压绝对值,但如果是电压比用dB表示和功率比用dB表示是一致的,都表示比值。
常用换算值:10lg(.)
比值 | dB |
1 | 0 |
2 | 3 |
3 | 4.77 |
5 | 7 |
7 | 8.45 |
10 | 10 |
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原文标题:dBm、dB、dBc的详细讲解
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