Question

分贝单位换算

Answer 1

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。