會員中心
會員注冊dB應該是無線通信中最基本，最常用的一個概念了。工作中總是說“傳播損耗是xx dB”、“發(fā)射功率是xx dBm”、“天線增益是xx dBi”……
但是這些dBx很容易被弄混，甚至造成計算失誤。今天我們來看一下，它們究竟有什么區(qū)別呢？
一． 什么是dB
這事兒咱們還得從dB說起。
首先明確一點，dB是一個功率增益的單位，表示一個相對值，dBm是一個功率的單位，表示一個絕對值。有了這兩個概念的對比我們再來認識dB。
我們在電子工程領域中，經常會看到dB這個參數(shù)，如LDO的電壓抑制比是55dB，麥克風的最大聲壓級為125dB……
電源抑制比(PSRR)的基礎知識
先來看看歷史由來：
dB展開應寫為decibel，其中“deci-”為十分之一，而“bel”則是電話發(fā)明人貝爾的名字。
在上個世紀，通信工程師們發(fā)現(xiàn)電話線越長，衰減量越大，比如電線出來的某個距離位置，信號衰減就變成了差不多原來的十萬分之一以下，這時候在交流這一個現(xiàn)象的時候就得描述到“信號衰減為原來的1/100000”，這個“1/100000”在書寫、計算的過程中數(shù)值比較多，碰到百萬分之一，千萬分之一的時候交流起來就更加不方便了，因此通信工程師采用了數(shù)學上的“對數(shù)”來對該數(shù)值進行“包裝”，包裝后的數(shù)值能更加簡潔且還能還原到原來的實際數(shù)值。的民俗民風成為國內獨樹一幟的旅游勝地。
注意：如上的計算是針對功率而言，即：deciBel=10log10[P(out)/P(in)]；
而說到dB，最常見的就是3dB了
為什么3dB是半功率點
我們經常聽到，+3dB表示增大為兩倍，-3dB表示下降為1/2。這是怎么來的呢？
其實很簡單，讓我們一起看下dB的計算公式：
dB表示功率P1相對于參考功率P0的大小關系。如果P1是P0的2倍，那么：
如果P1是P0的一半，那么：
使用計算器可以計算得出：（lg2 = 0.30102）（lg0.5 = -0.30102）
這里我們可以發(fā)現(xiàn)一個很巧妙的地方，用±3dB可以用來表示增大或衰減2倍，這里面得益于log函數(shù)的曲線特性，這種特性得以讓x與1/x可以得到一個+y與-y，由此映射到dB上會呈現(xiàn)出對稱性的±dB為增大或縮減倍數(shù)。
所以電子領域常用3dB，沒什么神秘的，下降3dB就是指功率下降一半，3 dB點指的就是半功率點。
這里我們想到了另外一個關于3dB的知識點，在放大電路中，通頻帶用于衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力，這個通頻帶，我們也會定義為-3dB的帶寬，這里的3dB是怎么定義的呢？
在通頻帶中的定義3dB有所不同，這里是0.707倍，我們來看一下這是怎么定義的。
對于帶寬我們可以粗暴的理解為：系統(tǒng)的有效響應頻率范圍小于-3dB時的頻點。
簡單來說，比如一個系統(tǒng)-3dB的帶寬是1Khz，那么只要系統(tǒng)輸入信號小于1Khz，系統(tǒng)都能正常輸出；對于所有超過1Khz的輸入信號，會被很大程度地衰減，系統(tǒng)的輸出接近為0。
電壓增益的計算公式是：
G為增益，A是電壓放大倍數(shù)（注意：是電壓放大倍數(shù)），Vo為輸出電壓，Vi為輸入電壓。
G=-3dB時，A=0.707，換句話說，我們把系統(tǒng)放大倍數(shù)降低到0.707時的頻點，定義為系統(tǒng)的帶寬，如下圖所示。
可能會有人想，為什么一定要根據-3dB來搞一個0.707，而不把放大倍數(shù)降低為50%作為系統(tǒng)帶寬？放大倍數(shù)低于50%的信號被抑制，放大倍數(shù)高于50%的信號可以正常通過系統(tǒng)，以50%作為分水嶺（閾值）看起來更合理。
這是因為我們看系統(tǒng)的帶寬也要從功率（能量）的角度來看待的，上面系統(tǒng)增益的求解公式可改寫為下面的公式：
Po是輸出功率，Pi是輸入功率，Ap是功率放大倍數(shù)（注意：是功率放大倍數(shù)），當系統(tǒng)增益G=-3dB時，功率放大倍數(shù)Ap剛好等于50%。
我們是從功率的角度，以50%作為分水嶺，來區(qū)分通帶和阻帶，定義系統(tǒng)帶寬的。
可以熟記以下幾個典型的dB值
1.典型值：10dB，+10dB表示功率增大為10倍，-10dB表示功率減小為1/10倍，公式推導為：10lg(10) = 10dB；10lg(1/10) = -10dB
2.典型值：0dB，表示輸出與輸入信號一樣大；
3.典型值：30dBm；30dBm --> 10lg1000 -->1W -->0dBW
4.典型值：0dBm；0dBm -->10lg1 --> 1mW --> -30dBW
這里請大家記住一個口訣。記住了這個口訣，你基本就可以橫著走路了。
+3dB， 表示功率增加為2倍； -3dB，表示功率減小為1/2。
+10dB，表示功率增加為10倍；-10dB，表示功率減小為1/10。
可見dB是個相對值，它的使命就是把一個很大或者很小的數(shù)，用一個簡短的形式表達出來。
這可以極大地方便我們計算和描述。
二． dB的大哥 dBm和dBw
理解了dB，你只能橫著走，理解了dB家族的其它成員，你就可以躺贏了。
這里我們還是從最常用的dBm、dBw來說說吧！
還記得我們前面提到的，dB是相對值，dBm和dBw是絕對值，之所以絕對，就是它相對的是一個固定值。
dBm、dBw就是把dB公式中的參考功率P0分別變換成了參考1 mW、1 W：
1 mW、1 W都是確定的值，因此dBm、dBw都可以表示功率的絕對值。
直接上個功率換算表供大家參考：
這里，我們要記住：
1 W = 30 dBm。
簡化口訣是“30是基準，等于1 W整”。
記住了這條，再結合前面的“加3乘2，加10乘10；減3除2，減10除10”，你就可以進行很多口算了。
OK，有了秘籍，我們馬上練習一招半式。
注意上面的算式中，如果是44dB表示P1為P0的2.5萬倍，46 dBm則表示P1的值為25W。符號中僅僅差了一個m，代表的含義可完全不同。
三． dB，你們家還有誰？
dB家族中常見的還有dBi、dBd、dBc。它們的計算方法與dB的計算方法完全一樣，表示的還是功率的相對值。
不同的是，它們的參考基準不同，即分母上的參考功率P0所代表的含義不同。
關于dBi，dBd，dBc，dBFs
dBi = Decibels Isotropic
dBd = Decibels Dipole
dBc = Decibels Carrier
dBFS = Decibels Relative to Full-Scale
dBi和dBd都是標識功率增益的相對值，但dBi的參考基準為全方向性天線(isotropic antenna)，而dBd的參考基準為偶極子天線(dipole antenna)，一般認為，表示同一個增益時，用dBi表示出來比用dBd表示出來的要大2.15；
關于天線增益dBi及其考量
dBc表示載波功率相對值，可以度量干擾（同頻干擾、互調干擾、交調干擾、帶外干擾）以及耦合、雜散等信號相對量值，在采用dBc的場景，原則上也可以用dB替代；
dBFS中，F(xiàn)S是滿調幅的意思，dBFS通常用于數(shù)字格式中的信號度量，最大的數(shù)字就是0，代表所有的二進制比特位都是1，因此dBFS原則上只會是負的。
此外，dB家族不僅可以表示功率的增益和損耗，還可以表示電壓、電流、音頻等，大家要具體場景具體應用。
需要注意的是，對于功率的增益，我們用10lg（Po/Pi），對于電壓和電流的增益，要用20lg（Vo/Vi）、20lg（Io/Ii）。
多的這個2倍其實就是功率的物理公式，P= UI = I2R = U2/R
四． 需要注意的幾點概念
1、dBm和dBm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）。
2、dB是功率增益的單位，不是功率的單位。
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。-
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。
3、dBm是一個功率的單位
dBm是一個考征功率絕對值的值，計算公式為：10lg（功率值/1mw）。-
如果發(fā)射功率P為1mw，折算為dBm后為0dBm。
-
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（410^4）=40+10lg4=46dBm。
4、dBi 和dBd
dBi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倍。-
對于一面增益為16dBd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）。
-
0dBd=2.15dBi。
-
GSM900天線增益可以為13dBd（15dBi），GSM1800天線增益可以為15dBd（17dBi)。
返回頂部
刷新頁面
下到頁底