在無線通信領域,描述信号增強或者衰減,我們總會說增加或者減少了多少dB,那麼dB到底是啥意思?
dB名稱的由來提到dB那麼必須提到一個人,他就是貝爾,作為電話的發明者,也成為了是一位備受尊敬的百萬富翁科學家和企業家。
貝爾(1847-1922)
上個世紀的通信工程師們通過實驗發現,電話線越長信号衰減越厲害、信号越弱,并且通過大量的研究得明衰減率可以通過對數(Log)來表示,為了紀念貝爾,他們決定用貝爾的名字來命名信号的衰減或者增強的多少,也就是Bel=Log(輸入信号的功率/輸出信号的功率),但是在使用中,他們發現這個單位太大,不是很實用,所以就把Bel這個單位縮小為1/10。因為1/10的英文是deci,所以新引入了一個單位deciBel,我們一般把它簡寫為dB,這就是dB的由來。
dB的計算公式
dB的優勢由上述公式可以得知,兩個能量(訊号)的時候,dB就是我們用來表示這兩個能量之間的差别的一種表示單位,兩個能量(訊号)的時候,dB就是我們用來表示這兩個能量之間的差别的一種表示單位。
至此或許大家會有疑問:「既然dB隻是表示兩個訊号間的能量差别的話,為何不幹脆用”倍數”來做表示呢?是否為了要故作深奧而造出這個單位來呢?」
今天我們試想像一套發射設備由初級振蕩的能量以至最後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)而在最後的LINEAR Amp.輸出是2kW。現在試算一算它們之間的倍數差别……,2kW就是2000Watts亦即2,000,000mW用2,000,000mW除以0.5mW便得出倍數,即4,000,000倍了。
試想一想,我已假設了振蕩級是0.5mW那麼大都還得出了四百萬倍這個如此驚人的數字,一旦用上真實的數字的話那倍數勢必比四百萬來得更大更多位數了。如果每次都要在各個層面(例如說明書,規格表)内都标示出數百萬以至千萬甚至億倍的數字将會是何等的不方便啊! 而有了dB則可以簡化很多。
dB的使用我們再來複習一下公式
上面公式裡頭,P1就是第一個被比較的能量(訊号),P2就是第二個作比較的能量(訊号),P1與P2的單位要相同。
例:第一個訊号功率是24Watts,第二個訊号功率是4Watts,那增益就是:
10 * log ( 24 / 4 ) = 10 * log6 = 7.78 dB
記住下面這幾個轉換方式是非常有用的:
3dB是指增加為2倍大
10dB是指增加為10倍大
-3dB是指減小到1/2
-10dB是指減小到1/10
因為通過上面的轉換方式可以進行推導
3db = *2
6db = *4 (2*2)
7db = *5 ( 10db-3db = 10/2)
4db = *2.5 ( 10db-6db = 10/4)
1db = *1.25 ( 4db-3db)
另外,dB是基于對數的,因此隻能加減,不能乘除。
下面我們做一道題,熱個身:
如果一路信号經過了功率放大器,功率增強為原先的40000倍,那麼增益是多少dB?
首先将40000分解為如下的最小因數:
40000=10x10x10x10x2x2
現在可以因數替換成簡單的dB加法:
40000=10dB 10dB 10dB 10dB 3dB 3dB=46dB
可見,通過對數和dB,我們把40000這樣的大數,轉化成了46dB這樣較小的數值,方便計算和描述。
理解了如何轉換之後,下面要做的就是忘記它。因為在通信世界裡通常隻需要處理dB,隻需要簡單地加加減減就夠了。
理解了dB表征的是一個值相對于另一個的大小這一含義之後,随着對比參照物的不同,dB有了一個大家族,如:dBm,dBi,dBd,dBc等等。
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