声学常用单位dB,dBm,dBc等详细解释

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摘要

介绍常用的声学单位dB、dBm、dBc、dBi、dBd等详细概念,及举例计算说明。

那么decibel(或者bel)又指什么呢?

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。试想一想,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。至此大家或许已经明白在各类电子及无线电电路中(尤其是接收方面)这类倍数之差别比比皆是(即如一部厂制 的发射机的抗干扰能力是优于一百万倍就标示成better than 60dB)。如果每次都要在各个层面(例如说明书,规格表)内都标示出数百万以至千万甚至亿倍的数字将会是何等的不方便啊!

那么dB又是如何运算出来的呢?

bel = lg ( P2 / P1 )

上面公式里头,P1就是第一个被比较的能量(讯号),P2就是第二个作比较的能量(讯号),P1与P2的单位要大家相同。

dB = 10 * bel = 10 * lg ( P2 / P1 )

例:第一个讯号功率是4Watts,第二个讯号功率是24Watts,那增益就是:

10 * lg ( 24 / 4 ) = 10 * lg6 = 7.78 dB

OK,我们回到dBm来看,因此换算dBm与mW的公式就应该是长成这样:

dBm = 10 * lg(mW)或mW = 10^( dBm / 10 )

所以底下这些例子大家可以验算一下:

0 dBm = 1 mW

10 dBm = 10 mW

14 dBm = 25 mW

15 dBm = 32 mW

16 dBm = 40 mW

17 dBm = 50 mW

20 dBm = 100 mW

30 dBm = 1000 mW = 1W

如果大家都很聪明,一定可以从log的基本性质中,发现到底下的rule:

dB增加3dB = mW乘2倍; dB减少3dB = mW变成1/2 ;增加10dB =乘10倍

这样一来,你便可以用你的脑袋直接进行快速运算来求得概略值:

+3dbm= *2

+6dbm= 4 (22)

+7dbm= *5 (+10db-3db = 10/2)

+4dbm= *2.5 (+10db-6db = 10/4)

+1dbm= *1.25 (+4db-3db=2.5/2)

+2dBm=*1.6(+6dBm-4dBm=4/2.5=1.6)

举个例子,假设你已经知道0dBm = 1mW,那么3dBm当然就等于2mW啰。那么,47dBm呢? 40dBm → 10^4mW,再多7dBm → 5 * 10^4mW = 50W。

  • 本文由 发表于 2020年3月25日
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