分貝(dB)的概念辨析

2021-08-17 20:56:20 字數 3488 閱讀 3749

在原文基礎上做了一些標註

分貝(db)的概念辨析

db(decibel,分貝)是乙個純計數單位,本意是表示兩個量的比值大小,沒有單位。

在工程應用中經常看到貌似不同的定義方式(僅僅是看上去不同)。

對於功率,db= 10*lg(a/b)。對

於電壓或電流,db =20*lg(a/b)。此處a,b代表參與比較的功率值或者電流、電壓值。

(10lg 和 20lg的問題後面會說)

db的意義其實再簡單不過了,就是把乙個很大(後面跟一長串0的)或者很小(前面有一長串0的)的數比較簡短地表示出來。如(此處以功率為例):

x = 100000 = 10^5

x(db) = 10*lg(x) db= 10*lg(10^5) db= 50 db

x = 0.000000000000001 = 10^ -15

x(db) = 10*log(x) db= 10*log(10^ -15) db= -150 db

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,訊號功率和雜訊功率相除就是訊雜比(snr)。比如:30dbm- 0dbm = 1000mw/1mw = 1000 = 30db。dbm 加 dbm實際上是兩個功率相乘,沒有實際的物理意義。

在電子工程領域,放大器增益使用的就是db(分貝)。放大器輸出與輸入的比值為放大倍數,單位是「倍」,如10倍放大器,100倍放大器。當改用「分貝」做單位時,放大倍數就稱之為增益,這是乙個概念的兩種稱呼。

電學中分貝與放大倍數的轉換關係為:

a(v)(db)=20lg(vo/vi);電壓增益

a(i)(db)=20lg(io/ii);電流增益

ap(db)=10lg(po/pi);功率增益

分貝定義時電壓(電流)增益和功率增益的公式不同,但我們都知道功率與電壓、電流的關係是p=v^2/r=i^2*r。採用這套公式後,兩者的增益數值就一樣了:

10lg[po/pi]=10lg[(vo^2/r)/(vi^2/r)]=20lg(vo/vi)。

使用分貝做單位主要有三大好處。

(1)數值變小,讀寫方便。電子系統的總放大倍數常常是幾千、幾萬甚至幾十萬,一架收音機從天線收到的訊號至送入喇叭放音輸出,一共要放大2萬倍左右。用分貝表示先取個對數,數值就小得多。

(2)運算方便。放大器級聯時,總的放大倍數是各級相乘。用分貝做單位時,總增益就是相加。若某功放前級是100倍(20db),后級是20倍(13db),那麼總功率放大倍數是100×20=2000倍,總增益為20db+13db=33db。

(3)符合聽感,估算方便。人聽到聲音的響度是與功率的相對增長呈正相關的。例如,當電功率從0.1瓦增長到1.1瓦時,聽到的聲音就響了很多;而從1瓦增強到2瓦時,響度就差不太多;再從10瓦增強到11瓦時,沒有人能聽出響度的差別來。如果用功率的絕對值表示都是1瓦,而用增益表示分別為10.4db,3db和0.4db,這就能比較一致地反映出人耳聽到的響度差別了。您若注意一下就會發現,hi-fi功放上的音量旋鈕刻度都是標的分貝,使您改變音量時直觀些。

分貝數值中,-3db和0db兩個點是必須了解的。

-3db也叫半功率點或截止頻率點。這時功率是正常時的一半

[  -3=10lg(pi/po) , pi/po = 10^-0.3 = 1/1.99526 ]電壓或電流是正常時的0.707。在電聲系統中,±3db的差別被認為不會影響總特性。所以各種裝置指標,如頻率範圍,輸出電平等,不加說明的話都可能有±3db的出入。0db表示輸出與輸入或兩個比較訊號一樣大。分貝是乙個相對大小的量,沒有絕對的量值。可您在電平表或馬路上的雜訊計上也能看到多少db的測出值,這是因為人們給0db先定了乙個基準。例如聲級計的0db是2×10-4μb(微巴),這樣馬路上的雜訊是50db、60db就有了絕對的輕響概念。常用的0db基準有下面幾種:

dbfs——以滿刻度的量值為0db,常用於各種特性曲線上;

dbm——在600ω負載上產生1mw功率(或0.775v電壓)為0dbm,常用於交流電平測量儀表上;

dbv——以1伏為0db;

dbw——以1瓦為0db。

一般讀出多少db後,就不用再化為電壓、聲壓等物理量值了,專業人士都能明白。只有在極少數場合才要折合。這時只需代入公式:10a/20(或a/10)×d0計算即可。a為讀出的分貝數值,d0為0db時的基準值,電壓、電流或聲壓用a/20,電功率、聲功率或聲強則用a/10。

附錄:概念辨析:dbm, dbi, dbd, db, dbc, dbuv

1、 dbm(老師上課要求查詢定義)

dbm是乙個考徵功率絕對值的值,計算公式為:10lgp(功率值/1mw)。

[例1] 如果發射功率p為1mw,折算為dbm後為0dbm。

[例2] 對於40w的功率,按dbm單位進行折算後的值應為:

10lg(40w/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dbm。

dbm是功率單位;

dbm 定義的是 miliwatt。 0 dbm = 10log1 mw;

dbw 定義 watt。 0 dbw = 10log1 w = 10log1000 mw = 30dbm。

2、dbi 和dbd

dbi和dbd是考徵增益的值(功率增益),兩者都是乙個相對值,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,表示同乙個增益,用dbi表示出來比用dbd表示出來要大2.15。

[例3]對於一面增益為16dbd的天線,其增益折算成單位為dbi時,則為18.15dbi(一般忽略小數字,為18dbi)。

[例4] 0dbd=2.15dbi。

[例5]gsm900天線增益可以為13dbd(15dbi),gsm1800天線增益可以為15dbd(17dbi)。

3、db

db是乙個表徵相對值的值,當考慮甲的功率相比於乙功率大或小多少個db時,按下面計算公式:10lg(甲功率/乙功率)

[例6]甲功率比乙功率大一倍,那麼10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3db。也就是說,甲的功率比乙的功率大3db。

[例7] 7/8 英吋gsm900饋線的100公尺傳輸損耗約為3.9db。

[例8] 如果甲的功率為46dbm,乙的功率為40dbm,則可以說,甲比乙大6db。

[例9] 如果甲天線為12dbd,乙天線為14dbd,可以說甲比乙小2db。

4、dbc

有時也會看到dbc,它也是乙個表示功率相對值的單位,與db的計算方法完全一樣。一般來說,dbc是相對於載波(carrier)功率而言,在許多情況下,用來度量與載波功率的相對值,如用來度量干擾(同頻干擾、互調干擾、交調干擾、帶外干擾等)以及耦合、雜散等的相對量值。在採用dbc的地方,原則上也可以使用db替代。

5、dbuv

根據功率與電平之間的基本公式v^2=p*r,可知dbuv=90+dbm+10*log(r),r為電阻值。

載phs系統中正確應該是dbm=dbuv-107,因為其天饋阻抗為50歐。

6、dbuvemf 和dbuv

emf:electromotive force(電動勢)

對於乙個訊號源來講,dbuvemf是指開路時的埠電壓,dbuv是接匹配負載時的埠電壓

電子工程領域的dB(分貝)

分貝 工程應用 db decibel,分貝 是乙個純計數單位,本意是表示兩個量的比值大小,沒有單位。在工程應用中經常看到貌似不同的定義方式 僅僅是看上去不同 對於功率,db 10 lg a b 對於電壓或電流,db 20 lg a b 此處a,b代表參與比較的功率值或者電流 電壓值。db的意義其實再...

db分貝計算公式

首先,db decibel,分貝 1是乙個表徵相對值的大小的單位,即兩種電或聲功率之比或兩種電壓或電流值或類似聲量之比。它還是一種測量聲音相對響度的單位。1 表示兩種電或聲功率之比的一種單位,它等於功率比的常用對數的10倍。db 10lgx,常用於按功率來計算的頻寬 3db是指功率變為原來的1 2,...

db分貝計算公式

首先,db decibel,分貝 1是乙個表徵相對值的大小的單位,即兩種電或聲功率之比或兩種電壓或電流值或類似聲量之比。它還是一種測量聲音相對響度的單位。1 表示兩種電或聲功率之比的一種單位,它等於功率比的常用對數的10倍。db 10lgx,常用於按功率來計算的頻寬 3db是指功率變為原來的1 2,...