B、dB、dBm、dBi、dBd、dBc的含義與區別,更加完善全面的理解!

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貝爾(B)

貝爾(B)最初是用於表示音量功率10與1的比值,亞歷山大.格拉漢姆.貝爾的名字命名。1B表示功率比10:1,因此,這是一種對數的關係,底數為10,100:1=2B,1000:1=3B。數學關係式如下,其中P2/P1表示功率比。

lg(P2/P1)

分貝(dB)

5B就有10萬倍了,可以看出貝爾是一個較大的單位,使用時很不方便。通常使用較小的單位,也是我們常見的:分貝(dB),d表示「十分之一(deci-)」,1B=10dB,2B=20dB,計算方法如下:

10*lg(P2/P1)

在聲學領域,分貝是指聲源與基準聲功率比值的對數乘以10,用來表示聲音的強度,例如1分貝是剛能聽到的聲音,正常交談的聲音則有60分貝,而超過110分貝就可能導致我們的聽力永久性損傷。

除了聲學領域,分貝已廣泛應用於無線電、電工、力學等眾多領域。

貝爾和分貝都不是指功率本身,而是指兩個功率值的比值。如果需要表示一個固定的功率值,則需要一個功率作為基準,然後以分貝表示絕對功率電平。最常用的功率基準是mW和W。

dBm表示相對於基準功率1毫瓦(mW)的功率分貝值。相互的換算公式如下:

1W=1000mW=30dBm=0dBW

更一般的對數關係

B、dB、dBm、dBi、dBd、dBc的含義與區別,更加完善全面的理解! 遊戲 第1張

在雷達通信電子戰領域,你會經常看到或聽到這些詞,例如天線增益、放大器增益、線纜衰減、傳播損耗等等,那麼它們有什麼聯繫與區別呢?

增益與衰減(dB)

先看大器增益或線纜衰減,這是大家一看就知道其所表示的是一個功率比,用輸出的功率比輸入的功率,如果大於1就是正的dB值,也就是放大了;如果小於1就是負的dB值,也就是說衰減了或者說是損耗了,很好理解。

天線增益(dB)與dBi/dBd/dBc

通常所說的天線發射或接收信號的能力是用參照全向天線的分貝數(dBi)來表示的。比如說天線增益有10dBi不是說這副天線能把信號的功率放大10倍,而是意味著通過控制信號發射的角度,將功率集中到一定的方向上。

在輸入功率相等的情況下,天線增益是指實際天線和全向天線在空間同一點處的功率密度之比,描述的是天線將功率集中輻射的程度,因此與天線方向圖密切相關。一般來說,天線方向圖主瓣越窄、副瓣越小,則增益越高。

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在談到天線增益的時候,會有方向性增益和功率增益的區分,它們是通過輻射效率相互聯繫的,方向性增益總是大於功率增益的,並與天線波束寬度有密切關係。

天線方向圖可以看出在空間不同方向有大小不同的增益,我們常說的「天線增益」通常是指產生最大增益方向上的增益,單位為dBi或者dBd。這二個單位的參考基準不同,前者是以各向同性天線(isotropic antenna)為基準,後者是以偶極子天線(dipole antenna)為基準。偶極子天線的增益:

0dBd=2.15dBi

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我們常說的天線「3dB波束寬度」是指天線增益下降到視軸增益一半,也就是相比於最大增益衰減了3dB時兩個增益值之間的夾角。

dBc

有時候我們也會看到dBc的單位,一般這是相對於載波功率來說的,用以度量和載波功率的相對值,例如同頻/互調/交條/帶外干擾或雜散等相對量值。

計算舉例:

在一定的距離上的某點處產生一定大小的信號,用理想的全向天線,假設需要100W的輸入功率,而如果改用增益為G=20dBi的某定向天線作為發射天線,輸入功率只需100/1020/10=1W。

如果你經常聽到有人說天線增益是多少多少dB,其實這是不嚴謹的,通常默認的是dBi。但是要知道,這和說放大器增益多少多少dB完全是不同的概念。

由於dB表示的數字是對數的,則將現有形式的方程式改用dB形式的方程將較為方便,常見的例子例如無線電傳播中的擴展損耗方程,用dB形式表示就極為方便。

10lg(.)與20lg(.)

分貝的對數特徵使表示功率和功率比都非常方便。我們知道功率是與電壓或電流的平方成正比,因此電壓或電流在換算時則需要用20lg(.),例如:

1mV=1000uV=(20*lg(1000))dBuV=60dBuV

但是,需要注意這是用分貝數表示的電壓絕對值,但如果是電壓比用dB表示和功率比用dB表示是一致的,都表示比值。

常用換算值:10lg(.)

比值

dB

1

0

2

3

3

4.77

5

7

7

8.45

10

10

更多計算方法可參考對數運算規則

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