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文檔簡介

1、信號強度解釋和計算dB、dBm、dBc等概念的解釋純計數(shù)單位 首先, DB 是一個純計數(shù)單位:對于功率,dB = 10*lg(A/B)。對于電壓或電流,dB = 20*lg(A/B).dB的意義其實再簡單不過了,就是把一個很大(后面跟一長串0的)或者很小(前面有一長串0的)的數(shù)比較簡短地表示出來。如:X=1000000000000000 (共15個0) 10lgX=150dB X=0.000000000000001 10lgX=-150 dB dBm 定義的是 miliwatt。 0 dBm=10lg1mw; dBw 定義 watt。 0 dBw = 10lg1 W = 10lg1000 mw

2、 = 30 dBm。 DB在缺省情況下總是定義功率單位,以 10lg 為計。當然某些情況下可以用信號強度(Amplitude)來描述功和功率,這時候就用 20lg 為計。不管是控制領域還是信號處理領域都是這樣。比如有時候大家可以看到 dBmV 的表達。 注意基本概念 在dB,dBm計算中,要注意基本概念。比如前面說的 0dBw = 10lg1W = 10lg1000mw = 30dBm;又比如,用一個dBm 減另外一個dBm時,得到的結果是dB。如:30dBm - 0dBm = 30dB。 dB和dB之間只有加減一般來講,在工程中,dB和dB之間只有加減,沒有乘除。而用得最多的是減法:dBm&

3、#160;減 dBm 實際上是兩個功率相除,信號功率和噪聲功率相除就是信噪比(SNR)。dBm 加 dBm 實際上是兩個功率相乘,這個已經(jīng)不多見(我只知道在功率譜卷積計算中有這樣的應用)。dBm 乘 dBm 是什么,1mW 的 1mW 次方?除了同學們老給我寫這樣幾乎可以和歌德巴赫猜想并駕齊驅(qū)的表達式外,我活了這么多年也沒見過哪個工程領域玩這個。編輯本段dB是功率增益的單位db,表示一個相對值。當計算A的功率相比于B大或小多少個dB時,可按公式10 lg A/B計算

4、。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,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,A比B大6dB;如果A天線為12dBd,B天線為14dBd,可以說A比B小2dB。dBm是一個表示功率絕對值的單位,計算公式為:10lg功率值/1mW。例如:如果發(fā)射功率為1mW,按dBm單位進行折算后的值應為:10 lg 1mW/1mW = 0dBm;對于40W的功率,則10 lg(40W/1mW)=46dBm。1、 dBm dBm是

5、一個考征功率絕對值的值,計算公式為:10lg(功率值/1mw)。 例1 如果發(fā)射功率P為1mw,折算為dBm后為0dBm。 例2 對于40W的功率,按dBm單位進行折算后的值應為: 10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg(4*104)=40+10*lg4=46dBm。2、 dBi 和dBddBi和dBd是考征增益的值(功率增益),兩者都是一個相對值,但參考基準不一樣。dBi的參考基準為全方向性天線,dBd的參考基準為偶極子,所以兩者略有不同。一般認為,表示同一個增益,用dBi表示出來比用dBd表示出來要大2. 15。例3 對于一面增益為16d

6、Bd的天線,其增益折算成單位為dBi時,則為18.15dBi (一般忽略小數(shù)位,為18dBi)。例4 0dBd=2.15dBi。 例5 GSM900天線增益可以為13dBd(15dBi),GSM1800天線增益可以為15dBd(17dBi)。3、 dBdB是一個表征相對值的值,當考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時,按下面計算公式:10lg(甲功率/乙功率)例6 甲功率比乙功率大一倍,那么10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。 也就是說,甲的功率比乙的功率大3 dB。 例7 7/8 英寸GSM900饋線的10

7、0米傳輸損耗約為3.9dB。 例8 如果甲的功率為46dBm,乙的功率為40dBm,則可以說,甲比乙大6 dB。 例9 如果甲天線為12dBd,乙天線為14dBd,可以說甲比乙小2 dB。4、dBc 有時也會看到dBc,它也是一個表示功率相對值的單位,與dB的計算方法完全一樣。一般來說,dBc 是相對于載波(Carrier)功率而言,在許多情況下,用來度量與載波功率的相對值,如用來度量干擾(同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等) 以及耦合、雜散等的相對量值。在采用dBc的地方,原則上也可以使用dB替代

8、。 搞無線和通信經(jīng)常要碰到的dBm, dBi, dBd, dB, dBc 經(jīng)驗算法: 有個簡便公式:0dBm=0.001W 左邊加10=右邊乘10 所以0+10dBM=0.001*10W 即10DBM=0.01W 故得20DBM=0.1W 30DBM=1W 40dBM=10W 還有左邊加3=右邊乘2,如40+3dBM=10*2W,即43dBm=20W,這些是經(jīng)驗公式,蠻好用的。 所以-50dBm=0dBm-10-10-10-10-10=1mW/1

9、0/10/10/10/10=0.00001mW。dbm的計算方法:(dBm與mW) 一般坊間販售的802.11x無線網(wǎng)路AP上頭,常會有規(guī)格說明,里頭總會有一項說明到這個AP(或是無線網(wǎng)路卡),它的傳輸功率(transmission POWER)有20dBm,或者有些產(chǎn)品,是以mW(milliWatts)為單位,例如很有名的神腦長距離網(wǎng)卡,就說他們的網(wǎng)卡具有高達100mW的發(fā)射功率。 這些單位是怎么回事呢?dBm是dB-milliWatt,即是這個讀數(shù)是在與一個milliWatt作比較而得出的數(shù)字。在儀器中如果顯示著0dBm的意思即表示這個訊號與1mW的訊號沒有分

10、別,也就是說這個訊號的強度就是1mW了。至于Watt(瓦特)是功率的單位我想大家都知道,就不贅述了。 所以我們必須先從dB講起,dB到底是什么呢? dB的全寫是decibel,英文(其實是拉丁語文)中deci即十分一的的意思。這個單位原本是bel 。但因為要達到一個bel的數(shù)值比較所需之能量差通常都較為大而在電路學上并不常用,故此才比較常用十分之一bel,亦即decibel這個單位了。 那么decibel(或者bel)又指什么呢?其實它是指當你遇上有兩個能量(訊號)的時候,dB就是我們用來表示這兩個能量之間的差別的一種表示單位。它本身并不是一個獨立的(如

11、伏特Volt、安培Ampere等)絕對單位,dB這個單位一出現(xiàn)即意味著是有兩個同樣性質(zhì)的能量(或訊號)正在被比較之中而獲得的單位。 至此或許大家會有疑問:既然dB只是表示兩個訊號間的能量差別的話,為何不干脆用”倍數(shù)”來做表示呢?是否為了要故作深奧而造出這個單位來呢? 當然不是啦!不過這個問題倒也問得相當好。不是嗎?干脆用”倍數(shù)”不是來得簡單易懂而不致于有這么多的人搞錯了觀念嗎?某程度上林教官也相當同意這個說法。譬如當你制作一部高頻線性放大器(LINEAR Amp.)時,它的輸入所需功率是10Watts而輸出則可達40Watts的話,為何不干脆說有四倍的增益而要說成

12、是6dB的增益呢?在這個例子之中,其實的確是用”四倍”這個說法來得干脆俐落,但試看一看另一個同類例子 今天我們試想像一套發(fā)射設備由初級振蕩的能量以至最后級的輸出功率之間的增益,假設在初級振蕩時的功率是0.5mW(注意是假設,真的當然會遠低于此數(shù))而在最后的LINEAR Amp.輸出是2kW。現(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。試想一想,我已假設了振蕩級是0.5mW那么大都還得出了四百萬倍這個如此驚人的數(shù)字,一旦用上真實的數(shù)字的話那倍數(shù)勢必比四百萬來得

13、更大更多位數(shù)了。至此大家或許已經(jīng)明白在各類電子及無線電電路中(尤其是接收方面)這類倍數(shù)之差別比比皆是(即如一部廠制的發(fā)射機的抗干擾能力是優(yōu)于一百萬倍就標示成better than 60dB)。如果每次都要在各個層面(例如說明書,規(guī)格表)內(nèi)都標示出數(shù)百萬以至千萬甚至億倍的數(shù)字將會是何等的不方便啊! 那么dB又是如何運算出來的呢?bel = lg ( P2 / P1 ) 上面公式里頭,P1就是第一個被比較的能量(訊號),P2就是第二個作比較的能量(訊號),P1與P2的單位要大家相同。dB

14、= 10 * bel = 10 * lg ( P2 / P1 ) 例:第一個訊號功率是4Watts,第二個訊號功率是24Watts,那增益就是: 10 * lg ( 24 / 4 ) = 10 * lg6 = 7.78 dBOK,我們回到dBm來看,因此換算dBm與mW的公式就應該是長成這樣: dBm = 10 * lg(mW)或mW = 10( dBm / 10 ) 所以底下這些例子大家可以驗算一下: 0 dBm = 1 m

15、W=10lg(1mW)=10*0 dBm =10(0/10) mW 10 dBm = 10 mW=10lg(10mW)=10*1 dBm =10(10/10) mW 14 dBm = 25 mW=10lg(100/4 mW)=10(2-0.6) dBm =10(14/10) mW 15 dBm = 32 mW=10lg(25 mW)=50

16、*0.3 dBm =10(15/10) mW 16 dBm = 40 mW=10lg(10*22 mW)=10*(1+0.6) dBm =10(16/10) mW 17 dBm = 50 mW=10lg(100/2 mW)=10*(2-0.3) dBm =10(17/10) mW 20 dBm = 100 mW=10lg(100 

17、;mW)=10*2 dBm =10(20/10) mW 30 dBm = 1000 mW = 1W=10lg(1000 mW)=10*3 dBm =10(30/10) mW 如果大家都很聰明,一定可以從log的基本性質(zhì)中,發(fā)現(xiàn)到底下的rule: dB增加3dB = mW乘2倍; dB減少3dB = mW變成1/2 ;增加10dB =乘10倍 這樣一來,你便可以用你的腦袋直接進行快速運算來求得概略值:+3dbm= *2=10lg2

18、0;dbm +6dbm= *4 (2*2) =10lg22 dbm +7dbm= *5 (+10db-3db = 10/2) =10lg(10/2) dbm +4dbm= *2.5 (+10db-6db = 10/4) =10lg(10/4) dbm +1dbm= *1.25 (+4db-3db=2.5/2) =10lg(10/8) dbm+2dBm=*1.

19、6(+6dBm-4dBm=4/2.5=1.6) =10lg(16/10) dbm舉個例子,假設你已經(jīng)知道0dBm = 1mW,那么3dBm當然就等于2mW啰。那么,47dBm呢? 40dBm 104mW,再多7dBm 5 * 104mW = 50W。dBc 有時也會看到dBc,它也是一個表示功率相對值的單位,與dB的計算方法完全一樣。一般來說,dBc 是相對于載波(Carrier)功率而言,在許多情況下,用來度量與載波功率的相對值,如用來度量干擾(同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等)以及耦合、雜散等的相對量值。 在采用dBc的地方,原則上

20、也可以使用dB替代。 dBuV 根據(jù)功率與電平之間的基本公式V2=P*R,可知 dBuV=90+dBm+10*log(R),R為電阻值。 在PHS系統(tǒng)中正確應該是dBm=dBuv-107,因為其天饋阻抗為50歐。 dBuVemf 和dBuV emf:electromotive force(電動勢)  對于一個信號源來講,dBuVemf是指開路時的端口電壓,dBuV是接匹配負載時的端口電壓。無線信號強度與距離的公式這是中科院一篇論文中提到的,比較容易理解:無線信號的發(fā)射功率和接收功率之間的關系可以

21、用式( 1) 表示, PR 是無線信號的接收功率, PT是無線信號的發(fā)射功率, r 是收發(fā)單元之間的距離, n 傳播因子, 數(shù)值大小取決于無線信號傳播的環(huán)境。 PR = PT / r n  ( 1)在公式( 1) 兩邊取對數(shù)可得到式( 2) 10*nlgr = 10lgPT / PR  ( 2)節(jié)點的發(fā)射功率是已知的, 將發(fā)送功率代入式( 2) 中可得式( 3) 10lgPR = A - 10 * nlg r  ( 3)式( 3) 的左半部分10lgPR 是接收信號功率轉(zhuǎn)換為dBm 的表達式, 

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