信号增益单位的意义（dB、dBm、dBc）
文章目录
- 一、dB、dBm、dBc详解
- 1.1 dB的计算方法
- 1.2 dB意义
- 1.3 dB的运算
- 二、其他dB相关单位
- 2.1 dBc
- 2.2 dBuV
- 2.3 dBuVemf 和dBuV
- 参考文章
一、dB、dBm、dBc详解
1.1 dB的计算方法
dB是一个纯粹的计数单位：
（图片来源网络，侵删）- 对于功率： d B = 10 ∗ l g ( A / B ) dB = 10 * lg(A/B) dB=10∗lg(A/B)
- 对于电压和电流：
d
B
=
20
∗
l
g
(
A
/
B
)
dB = 20 * lg(A/B)
dB=20∗lg(A/B)
对于为什么功率和电压/电流的dB计算方法会有差别：
因为dB的计数基础是对于功率来说的
d B = 10 ∗ l g ( P / P r ) dB = 10 * lg(P/Pr) dB=10∗lg(P/Pr) (P - 实际功率测量值， Pr - 参考功率值)
当电阻值不变时
- P = U 2 / R P = U^2 / R P=U2/R (P - 功率， U - 电压， R - 电阻)
-
d
B
=
10
∗
l
g
(
U
2
/
U
r
2
)
dB = 10 * lg(U^2/Ur^2)
dB=10∗lg(U2/Ur2) (U - 实际电压测量值， Ur - 参考电压值)
将平方提取出来：
d B = 20 ∗ l g ( U / U r ) dB = 20 * lg(U/Ur) dB=20∗lg(U/Ur)
我们可以看到电压和电流的增益计算方法是通过功率推导出来的。
1.2 dB意义
dB我们一般称为增益，由上述公式中A/B可以知道它指的是一个放大倍数。有人会问我们为什么不用十倍一百倍这种说法来表示放大倍数呢？那是因为大多硬件上的增益都是上百万倍的一个增益，不仅说起来麻烦，写起来你要写很多0，一点都不直观。下面我们来举一个例子：
-
正增益，表示放大倍数
X=1000000000000000 (共15个0)
10lgX=150dB
-
负增益，表示减小倍数
X=0.000000000000001
10lgX=-150 dB
1.3 dB的运算
一般来讲，在工程中，dB和dB之间只有加减，没有乘除。后面我们会讲到dBm, dBc等单位。在这里我们以dBm为例进行讲解：
我们可以将其拆分为dB和m：
- m为实际有意义的单位，在这里是功率mW的缩写。
- 在dBm中的dB我们可以认为是：
- 增益倍数
- 计算公式为10lg(P（mW）/1mW))
- 从第二点中我们可以看到这个所谓的增益倍数，是相对于1mW来说的。例如10mW是1mW的10倍，通过公式计算 10 l g ( 10 m W / 1 m W ) = 10 d B m 10lg(10mW/1mW)=10dBm 10lg(10mW/1mW)=10dBm也就是10mW相对于1mW有10dB的增益。当然这么表示的好处我们在1.2 dB的意义章节中已经提到。
- 从第三点中我们看到mW这个单位其实是被除法运算消掉了，我们之所以留他是为了方便阅读告诉你这是相对于1mW来说的。在后续章节中说到的dBc, dBuV都是一个道理。
接下来我们做几组dBm与mW之间的换算：
10lg(1mW) = 0dBm，这是一个表示绝对功率的量，是一个基准
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
从上面的计算结果我们可以发现：
17dBm - 14dBm = 3dB 等同于 50mW / 25mW = 2倍 （注意这里3dB后没有m，因为这里是一个纯纯的没有公认基准的相对值了）
更近一步，我们总结普遍规律：
dB增加3dB = mW乘2倍； dB减少3dB = mW变成1/2 ；增加10dB =乘10倍
这样我们就可以估算：
+3dBm= *2
+6dBm= *4 (2*2)
+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)
-3dBm= /2
-6dBm= /4 (/2/2)
-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)
这里还有一个坑等着，我们以上都是计算功率的dB增益倍数。根据我们的公式 P = U 2 / R 或 P = I 2 R P=U^2/R或P=I^2R P=U2/R或P=I2R可以看出来：功率增大一倍电压只增大了功率的开平方倍。
功率增加3dB，变为了2倍，而电压只变为了原来的 2 \sqrt{2} 2 倍，1.414倍
功率减少3dB，变为了1/2，而电压只变为了原来的 1 / 2 \sqrt{1/2} 1/2 倍。0.707倍
二、其他dB相关单位
只需要记住一点所有dB后面带单位的都是从10lg(P/Pr)推导过来的。
2.1 dBc
有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。
2.2 dBuV
根据功率与电平之间的基本公式 V 2 = P ∗ R V^2=P*R V2=P∗R，可知 d B u V = 90 + d B m + 10 ∗ l g ( R ) dBuV = 90 + dBm + 10 * lg(R) dBuV=90+dBm+10∗lg(R),R为电阻值。在PHS系统中正确应该是 d B m = d B u v − 107 dBm=dBuv-107 dBm=dBuv−107，因为其天馈阻抗为50欧。
2.3 dBuVemf 和dBuV
emf:electromotive force(电动势)
对于一个信号源来讲，dBuVemf是指开路时的端口电压，dBuV是接匹配负载时的端口电压。
参考文章
- dB、dBm、dBc概念大全
- 快速学习无线信号强度指标：dB、dBm、dBc
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