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100分鐘看懂dB、dBm、dBw的差別

dB應該是無線通信中最基本、最習以為常的一個概念了。我們常說“傳播損耗是xx dB”、“發射功率是xx dBm”、“天線增益是xx dBi”……

有時,這些長得很像的dBx們可能被弄混,甚至造成計算失誤。它們究竟有什麼差別呢?

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這事不得不先從dB說起。

而說到dB,最常見的就是3 dB啦!

3 dB在功率圖或誤碼率圖中經常出現。其實,沒什麼神秘的,下降3 dB就是指功率下降一半,3 dB點指的就是半功率點。

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+3 dB表示增大為兩倍,-3 dB表示下降為1/2。這是怎麼來的呢?

其實很簡單,讓我們一起看下dB的計算公式:

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dB表示功率P相對于參考功率P的大小關系。如果P是P的2倍,那麼:

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如果P是P的一半,那麼:

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關于對數的基本概念及運算性質,大家可以自行回顧下高一數學。。。

對數函數是以幂(真數)為自變量,指數為因變量,底數為常量的函數。對數函數是6類基本初等函數之一。其中對數的定義:

如果a=N(a>0,且a≠1),那麼數x叫做以a為底N的對數,記作x=logN,讀作以a為底N的對數,其中a叫做對數的底數,N叫做真數。

一般地,函數y=logX(a>0,且a≠1)叫做對數函數,也就是說以幂(真數)為自變量,指數為因變量,底數為常量的函數,叫對數函數。

其中x是自變量,函數的定義域是(0,+∞),即x>0。它實際上就是指數函數的反函數,可表示為x=a。是以指數函數裡對于a的規定,同樣适用于對數函數。

“log”是拉丁文logarithm(對數)的縮寫。

現在出道題來檢驗下你的了解程度:

【問】功率增大為10倍,用?dB表示

點選下方空白區域檢視答案

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這裡請大家記住一個口訣。記住了這個口訣,你基本就可以橫着走路了。

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+3 dB,表示功率增加為2倍;+10 dB,表示功率增加為10倍。

-3 dB,表示功率減小為1/2;-10 dB,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,用一個簡短的形式表達出來。

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這可以極大的友善我們計算和描述。尤其是繪制表格的時候,大家可以自行腦補下,沒換算成dB前,這麼多的0,坐标軸得拉到外太空了吧。。。

了解了dB,你隻能橫着走,了解了dB家族的其它成員,你就可以躺赢了。

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我們還是從最常用的dBm、dBw來說。

dBm、dBw就是把dB公式中的參考功率P0分别換成1 mW、1 W:

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1 mW、1 W都是确定的值,是以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。

這裡,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。

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趕緊出道題來檢驗下。

【問】44 dBm=?W

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你算對了嗎?

這裡我們需要注意,等式右側除了30 dBm,其餘的拆分項都要用dB表示。也就是說,用一個dBx減另一個dBx時,得到的結果用dB表示。

[例] 如果A的功率為46 dBm,B的功率為40 dBm,可以說A比B大6 dB。

[例] 如果A天線為12 dBd,B天線為14 dBd,可以說A比B小2 dB。

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例如,46 dB表示P1為P0的4萬倍,46 dBm則表示P1的值為40 W。符号中僅僅差了一個m,代表的含義可完全不同。

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。

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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。這個內插補點是兩種天線的不同方向性導緻的,這裡咱們就不展開說了。

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)。

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多的這個2倍是怎麼來的呢?

這個2來源于電功率轉換公式的平方上。對數裡面的n次方,計算後對應的就是n倍啦。

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關于功率和電壓、電流的轉換關系,大家可以自行溫習下國中實體。。。

最後,小編整理了一些主要的dB家庭成員,供大家參考。

相對值:

絕對值:

最最後,我們再來出兩道題檢驗下大家的成果。

1. 30 dBm的功率是()

A. 1 W

B. 10 W

C. 1 mW

D. 10 mW

「A」

這個是送分題啊~記住口訣:30是基準,等于1 W整。

2. 假定小區輸出總功率為46 dBm,在2天線時,單天線功率是( )

A. 46 dBm

B. 43 dBm

C. 23 dBm

D. 40 dBm

「B」

記住口訣“減3除2”,兩個天線是46 dBm,單天線就是功率減少一半,就是減3 dB哦:46 dBm -3 dB=43 dBm。

或者,你也可以先計算出46 dBm對應40W,那麼單天線功率是20W,即10lg(20W/1mW)=43 dBm。

好了,以上就是今天文章的全部内容。告訴小編,你堅持到100分鐘了沒?

轉載内容僅代表作者觀點

不代表中科院實體所立場

來源:中興文檔

編輯:牧魚

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