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一般来讲,在工程中,dB和dB之间只有加减,没有乘除。而用得最多的是减法:dBm减dBm 实际上是两个功率相除,信号功率和噪声功率相除就是信噪比(SNR)。dBm加dBm实际上是两个功率相乘,这个已经不多见(我只知道在功率谱卷积计算中有这样的应用)。 那么,dBm乘dBm是什么?1mW的1mW次方?除了同学们老给我写这样几乎可以和歌德巴赫猜想并驾齐驱的表达式外,我活了这么多年也没见过哪个工程领域玩这个。
dB,表示一个相对值。当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时,可按公式10 lg A/B计算。例如:A功率比B功率大一倍,那么10 lg A/B = 10 lg 2 = 3dB。也就是说,A的功率比B的功率大3dB;如果A的功率为46dBm,B的功率为40dBm,则可以说,A比B大6dB;如果A天线dBd,B天线dBd,可以说A比B小2dB。 dBm是一个表示功率绝对值的单位,计算公式为:10lg功率值/1mW。例如:如果发射功率为1mW,按dBm单位进行折算后的值应为:10 lg 1mW/1mW = 0dBm;对于40W的功率,则10 lg(40W/1mW)=46dBm。
dBm是dB-milliWatt,即是这个读数是在与一个milliWatt作比较而得出的数字。在仪器中如果显示着0dBm的意思即表示这个讯号与1mW的讯号没有分别,也就是说这个讯号的强度就是1mW了。至于Watt(瓦特)是功率的单位我想大家都知道,就不赘述了。 所以,我们必须先从dB讲起,dB到底是什么呢?dB的全写是decibel,英文(其实是拉丁语文)中deci即十分一的的意思。这个单位原本是bel 。但因为要达到一个bel的数值比较所需之能量差通常都较为大而在电路学上并不常用,故此才比较常用十分之一bel,亦即decibel这个单位了。
其实,它是指当你遇上有两个能量(讯号)的时候,dB就是我们用来表示这两个能量之间的差别的一种表示单位。它本身并不是一个独立的(如伏特Volt、安培Ampere等)绝对单位,dB这个单位一出现即意味着是有两个同样性质的能量(或讯号)正在被比较之中而获得的单位。 至此或许大家会有疑问:「既然dB只是表示两个讯号间的能量差别的话,为何不干脆用”倍数”来做表示呢?是否为了要故作深奥而造出这个单位来呢?」 当然不是啦!不过这个问题倒也问得相当好。不是吗?干脆用”倍数”不是来得简单易懂而不致于有这么多的人搞错了观念吗?某程度上林教官也相当同意这个说法。
譬如当你制作一部高频线性放大器(LINEAR Amp.)时,它的输入所需功率是10Watts而输出则可达40Watts的话,为何不干脆说有四倍的增益而要说成是6dB的增益呢?在这个例子之中,其实的确是用”四倍”这个说法来得干脆俐落,但试看一看另一个同类例子…… 今天,我们试想像一套发射设备由初级振荡的能量,以至最后级的输出功率之间的增益……假设在初级振荡时的功率是0.5mW(注意是假设,真的当然会远低于此数)而在最后的LINEAR Amp.输出是2kW。现在试算一算它们之间的倍数差别……,2kW就是2000Watts亦即2,000,000mW用2,000,000mW除以0.5mW便得出倍数,即4,000,000倍了。试想一下,我已假设了振荡级是0.5mW那么大都还得出了四百万倍这个如此惊人的数字,一旦用上真实的数字的话那倍数势必比四百万来得更大更多位数了。
答:它们都是功率增益的单位,不同之处如下: dBi和dBd是功率增益的单位,两者都是相对值,但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线;dBd的参考基准为偶极子。一般认为dBi和dBd表示同一个增益,用dBi表示的值比用dBd表示的要大2.15 dBi。例如:对于一增益为16 dBd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。 dB也是功率增益的单位,表示一个相对值。当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时,可按公式10 lg A/B计算。例如:A功率比B功率大一倍,那么10 lg A/B = 10 lg 2 = 3dB。也就是说,A的功率比B的功率大3dB;如果A的功率为46dBm,B的功率为40dBm,则可以说,A比B大6dB;如果A天线dBd,B天线dBd,可以说A比B小2dB。 dBm是一个表示功率绝对值的单位,计算公式为:10lg功率值/1mW。例如:如果发射功率为1mW,按dBm单位进行折算后的值应为:10 lg 1mW/1mW = 0dBm;对于40W的功率,则10 lg(40W/1mW)=46dBm。 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相对于载波(Carrier)功率而言。在许多情况下,用来度量载波功率的相对值,如度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、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。
在无线通讯的实际应用中,为有效提高通讯效果,减少天线输入功率,天线会做成各种带有辐射方向性的结构以集中辐射功率,由此就引申出“天线增益”的概念。简单说,天线增益就是指一个天线把输入的射频功率集中辐射的程度,显然,天线的增益与其方向图的关系很大,主瓣越窄、副瓣越小的天线其增益就越高,而不同结构的天线,其方向图的差别是很大的。 在通讯技术领域,与其它考量功率、电平等参数的量值同样,天线增益也采用相对比较并取对数的简化法来表示,具体计算方法为:在某一方向向某一位置产生相同辐射场强的时,对无损耗理想基准天线的输入功率与待考量天线的输入功率的比值取对数后乘以10 (G=10lg(基准Pin/考量Pin)),即称为该天线在该点方向的增益。常用衡量天线增益的单位是dBi和dBd。
对于dBi,其基准为理想的点源天线,即一个真正意义上的“点”来作天线增益的对比基准。理想点源天线的辐射是全向的,其方向图是个理想的球,同一球面上所有点的电磁波辐射强度均相同;对于dBd,其基准则为理想的偶极子天线。因偶极子天线是带有方向性的,故二者有个固定的恒差2.15即0dBd=2.15dBi。 需要说明的是,通常所说的“全向天线”不是严格的说法,全向天线应指在三维立体空间的全向,但工程界也往往把某个平面内方向图为圆周的天线称为全向天线,如鞭状天线,它在径向的主瓣是圆,但仍有轴向的副瓣。 常见天线dBi,GSM基站用八木天线dBi,抛物面定向天线dBi。 无线电发射机输出的射频信号,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接收下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。因此在无线网络的工程中,计算发射装置的发射功率与天线的辐射能力非常重要。
两种表达方式可以互相转换: 1、dBm = 10 x log[ 功率mW] 2、mW = 10[ 增益dBm / 10 dBm] 在无线系统中,天线被用来把电流波转换成电磁波,在转换过程中还可以对发射和接收的信号进行“放大”,这种能量放大的度量成为 “增益(Gain)”。天线增益的度量单位为“dBi ”。由于无线系统中的电磁波能量是由发射设备的发射能量和天线的放大叠加作用产生,因此度量发射能量最好同一度量-增益(dB ),例如,发射设备的功率为100mW ,或20dBm;天线dBi ,则: 发射总能量=发射功率(dBm )+天线mW