無(wú)線通訊常用dB值的計(jì)算方法

1、實(shí)用資料一一關(guān)于無(wú)線通訊常用dB值的計(jì)算方法dBm=10log(Pout/1mW)，其中Pout是以mM單位的功率值dBmV=20log(Vout /1mV)，其中Vout是以mV為單位的電壓值dBuV=20log(Vout /1uV)，其中Vout是以u(píng)V為單位的電壓值換算關(guān)系：Pout = Vout x Vout/RdBmV=10log(R/0.001)+dBm , R為負(fù)載阻抗dBuV=60+dBmV1根底知識(shí)1.1用于構(gòu)成十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位的詞頭(詞冠)詞頭中文名詞頭英文名符號(hào)所表示的因數(shù)詞頭中文名詞頭英文名符號(hào)所表示的因數(shù)分deci d 10-1皮pico p 10-12厘cent

2、i c 10-2千kilo K 103毫milli m 10-3兆megaM 106微micro 10-6吉giga G 109納nano n 10-9太teraT1012為不失一般性，下面的一些公式中將以希臘字母代表無(wú)詞頭和十進(jìn)制分?jǐn)?shù)單位的詞頭(m、卬、n、p )。但一定要注意本身并不是一種詞頭，僅是本文為防止列出大量雷同的公式而約定的一個(gè)符號(hào)而已。所以，當(dāng)您看到 時(shí)，一定要想到它就是m、卬、n、p或者是沒(méi)詞頭；在您需要含無(wú)詞頭單位參數(shù)的公式時(shí)，就請(qǐng)把 去掉；而在您需要含某種詞頭單位 參數(shù)的公式時(shí)，就就請(qǐng)把換成所需的詞頭。1.2分貝在電子學(xué)中， 分貝是表示傳輸增益或傳輸損耗以及相對(duì)功率比等的

3、標(biāo)準(zhǔn)單位， 其代號(hào)為d B英文decibel的縮寫(xiě)。其形式上表示倍數(shù)，實(shí)質(zhì)上既能表示經(jīng)作常用對(duì)數(shù)壓縮處理后的倍數(shù)以分貝表示的傳輸增益和傳輸損耗等，特點(diǎn)是本質(zhì)無(wú)量綱，又能表示約定基準(zhǔn)值的參數(shù)值電壓電平、功率電平，以分貝表示的電場(chǎng)強(qiáng)度、功率通量密度，雜散輻射功率和鄰道功率相對(duì)于載波功率的電平等，特點(diǎn)是本質(zhì)有量綱。采用的根本原因在于對(duì)數(shù)運(yùn)算能夠壓縮數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和簡(jiǎn)化運(yùn)算將乘、除、指數(shù)運(yùn)算分別轉(zhuǎn)化為加、減、乘運(yùn)算，特別適合表達(dá)指數(shù)變化規(guī)律。我 們這里約定，以符號(hào)1 g表示以1 0為底的對(duì)數(shù)。經(jīng)作對(duì)數(shù)變換后的本質(zhì)有量綱單位常稱(chēng)作電平單位與其基準(zhǔn)值相等的參數(shù)值稱(chēng)零電平。電平的單位還有貝爾和奈培兩種，但由于文獻(xiàn)

4、1規(guī)定“統(tǒng)一使用分貝為電信傳輸單位，這里不采用。以下所稱(chēng)電平均以分貝為詞頭，而原來(lái)的單位可稱(chēng)作線性單位。分貝與線性值的比擬見(jiàn)下表：分貝值dB電壓、電流比線性值功率比線性值分貝值dB電壓、電流比線性值功 率比線性值分貝值d B 電壓、電流比線性值功率比線性值0.01.0001.00011.1221.259113.54812.590.11.0121.02321.2591.585123.98115.850.21.0231.04731.4131.995134.46719.950.31.0351.07241.5852.512145.01225.120.41.0471.09651.7783.162155.

5、62331.620.51.0591.12261.9953.981166.31039.810.61.0721.14872.2395.012177.07950.120.71.0841.17585.0126.310187.94363.100.81.0961.20292.8187.943198.91379.430.91.1091.230103.16210.002021.00100.0分貝的定義分以下三種情況：1.2.1對(duì)電壓和與電壓呈線性關(guān)系的參數(shù)的表達(dá)電壓和與電壓呈線性關(guān)系的參數(shù)，這里權(quán)且簡(jiǎn)稱(chēng)為電壓型參數(shù)，以A表示，以x表示 其單位。以1 x為基準(zhǔn)值，那么A的電平單位為稱(chēng)分貝x ,代號(hào)為d B x，

6、計(jì)算公式為A (x)A(dBx)=2 0 lg-( 1 )1 x A ( d B x )2 0A ( x ) = 1 0( 2 )A可以是電壓(電動(dòng)勢(shì)、端電壓)、電場(chǎng)強(qiáng)度和天線系數(shù)，x可以是V、mV、卬V,V/m、mV /m、/m和m-1等，對(duì)應(yīng)的電平單位分別為dBV、dBmV、d B V, d BV /m、dBm V/m、dBV /m(常記為d B看B m-1等。同類(lèi)電壓型電平單位(天線系數(shù)除外)詞頭之間的轉(zhuǎn)換公式為dBx = dBmx + 6 O = dB p.x+120(3)dBmx = dBp.x + 60(4)1.2.2對(duì)功率和與功率呈線性關(guān)系的參數(shù)的表達(dá)功率和與功率呈線性關(guān)系的參數(shù)

7、，這里權(quán)且簡(jiǎn)稱(chēng)為功率型參數(shù)，以B表示，以x表示 其單位。以1y為基準(zhǔn)值，那么B的電平單位稱(chēng)分貝y ,代號(hào)為d B y，計(jì)算公式為B (y)B ( d B y ) = 1 0 lg-( 5 )1 yB ( d B y )B (y ) = 1 0P鄰道選擇或P互調(diào)抗擾d B r =20ig(ii)B可以是功率或功率密度，y可以是W、mW、卬W, W/m2、mW /cm2、/cm2、pW/m2等，對(duì)應(yīng)的電平單位分別為d B W dB m W常記為d B m、dB卬W, d BW /m2、d BmW/cm2、dB卬W /cm2、d B p W /m2等。同類(lèi)功率型電平單位詞頭之間的轉(zhuǎn)換公式為dBy =

8、 dBmy + 3 O = dB p.y + 60dBmy = dBp.y + 3081.2.3對(duì)功率倍數(shù)的表達(dá)以P 1表示輸入功率、輻射功率、載波功率對(duì)應(yīng)的電壓有效值為U 1 ,電流有效值為I1 , P2表示輸出功率、接收功率、雜散輻射/鄰道功率對(duì)應(yīng)的電壓有效值為U2,電流有效值為I2,仍以y表示Pl、P 2的單位，那么傳輸增益G或傳輸損耗L的分貝表達(dá)式為：11W、KW、MW等，P 1 (U 1、I 1 )與P 2 (U 2、I 2 )雜散輻射相對(duì)于載波功率的電平P雜散輻射和鄰道功率相對(duì)于載波功率的電平P鄰道 功率，其值為負(fù)數(shù)，單位一般記為dBC英文carrier有載波之意，表達(dá)式為：P2

9、yP雜散輻射或P鄰道功率dBC = 1 0 ig-10P 1 y特別地，當(dāng)U1表示接收機(jī)的可用靈敏度,U2分別表示接收機(jī)輸入比可用靈敏度高3 dB的有用信號(hào)而使輸出信納比降回到1 2 dB的相鄰波道上無(wú)用信號(hào)電壓和落入有用信號(hào)工作頻率的二信號(hào)三階互調(diào)的組合頻率的電壓兩條頻率的電壓應(yīng)相等 時(shí)，兩電壓倍數(shù)的分貝值分別表示接收機(jī)的鄰道選擇性P鄰道選擇和互調(diào)抗擾性P互調(diào)抗擾，其值為正數(shù)，單位一般記為dB r英文relative有“相對(duì)的 之意，表達(dá)式為：U2 y (7)P 2 (y )UI2 ( I 2 )G(或L) ( d B) = 1 0igig(9)P 1 (y)Uli (Il)這里的y可以是W

10、、mW、的單位應(yīng)一致，G和L的單位為d B oU1 (y)另外，天線增益和噪聲系數(shù)也可歸入此類(lèi)，詳見(jiàn)第6節(jié)。2射頻電壓射頻電壓一般指電臺(tái)、儀器射頻級(jí)和天線系統(tǒng)中所研究頻率上信號(hào)的電壓幅度，按檢波方式，可分為平均值A(chǔ)V電壓、均方根值RMS電壓、峰值PEAK電壓等，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為電壓。 習(xí)慣上，信號(hào)發(fā)生器和接收天線輸出端的開(kāi)路電壓稱(chēng)為電動(dòng)勢(shì)，以ein表示；而當(dāng)其接上負(fù)載如通信接收機(jī)、場(chǎng)強(qiáng)儀、測(cè)試接收機(jī)、頻譜分析儀、綜合測(cè)試儀的收信端等，下面統(tǒng)稱(chēng)為接收設(shè)備，以及假負(fù)載后，其輸出端和所接負(fù)載輸入端的電壓稱(chēng)為端電壓，以Vin表示。電壓的線性單位通常有V、mV、卬V,對(duì)應(yīng)的電平單位分別為dBV、dBmV、d

11、B V。不同詞頭的電壓?jiǎn)挝婚g的換算可利用3、4兩式。為區(qū)別電動(dòng)勢(shì)與端電壓，通常在電動(dòng)勢(shì)單位后加e.m.f.或EMB ,而在端電壓?jiǎn)挝缓蠹觕.c.或不加注明。當(dāng)信號(hào)發(fā)生器或接收天線輸出端的阻抗與負(fù)載阻抗匹配時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為端電壓的2倍， 即e in ( 6)V) = 2 V in ( 6)V) e in (dB 6)V)=V in (dB6)V)+6 .02其它參數(shù)到接收功率的轉(zhuǎn)換公式有式中K為天線系數(shù)，詳見(jiàn)第7節(jié)。3射頻功率射頻功率一般指電臺(tái)、儀器射頻級(jí)和天線系統(tǒng)中所研究頻率上信號(hào)在一個(gè)特定的射頻,以下簡(jiǎn)稱(chēng)為功率。分為峰包功率、平均功率、載波功 功率的線性單位通常有W、mW、11W,對(duì)應(yīng)的電平單位

12、分別為d BWdB卬W不同詞頭的功率單位間的換算可利用7、8兩式。transmit有發(fā)射之意 表示，接收功率一般用P r英文receive(12)(13)P r (dBm) = V in (dB V) - F(d B)(14)上式中F為折算系數(shù)，F(xiàn) dB =90+101抗為5 0 Q時(shí)，F(xiàn)=106 .99dB,當(dāng)阻抗為7g R, R為接收設(shè)備的輸入阻抗。當(dāng)阻5 Q時(shí)，F(xiàn)=108 .75dB。BMV /m)=V in (dB |iV)+K(dBm-1 )(15)BW /m2) = V in ( d B V) + K ( d B m-1)25 .76(16)mW、周期內(nèi)輸出到負(fù)載上的的功率算術(shù)平均

13、值率等。習(xí)慣上，以P表示。dBm W常記為d Bm 、 發(fā)射功率一般用P t英文 有“接收之意 表示。接收功率與其它參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式為V in (dB|iV)= P r (dBm)+F(dB)(17)E(dB|iV /m)=P r (dBm)+F(dB)+K (dB m-1 )(18)S (dB W/m2) =P r (dBm) +F (dB) +K ( dB m-1 )- 2 5 .76 (19)4電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度是長(zhǎng)度為1米(m)的天線所感應(yīng)的電壓，簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng)，習(xí)慣上以E表示。場(chǎng) 強(qiáng)的線性單位通常有V /m、mV /m、卬V/m,對(duì)應(yīng)的電平單位分別為d BV/m、d B m V /m、dB卬V

14、 /m(常記為d Bii)。不同詞頭的場(chǎng)強(qiáng)單位間的換算可利用(3 )、(4)兩式。場(chǎng)強(qiáng)與其它參數(shù)間的折算公式有V in(dB6)V)=E(dB6)V /m)K(d B m-1 )(20)P r (dBm)=E(dB V /m)F(dB)K( dB m-1 )(21)S ( d B W /m2) = E(dB V/m)25 .76(22)S ( d BiiW /cm2 )=E(dB小N/m)12 5.76(23)5功率通量密度功率通量密度是電波入射到單位面積上的輻射功率，簡(jiǎn)稱(chēng)功率密度，通常以S表示。平均功率密度是電波入射到單位面積上的平均輻射功率。功率密度的線性單位通常有W/m2、mW/cm2、

15、iiW /cm2、pW /m2，對(duì)應(yīng)的電平單位分別為d BW /m2、dBmW /cm2、dB /cm2、d B p W /m2等。功率密度單位間的換算，面積單位相同的可利用(7 )、( 8 )兩式。面積單 位不同的換算公式為S ( O W/m2) = 1 0 0 S ( O W/cm2)(24)S ( d B O W/m2) = S ( d B O W/cm2) + 4 0(25)功率密度與場(chǎng)強(qiáng)間線性值的折算公式為S (W /m2) = E 2 (V /m) / 1 2 0兀(26)S (卬W /cm2 )=E 2(|iV /m)/(120兀X10 10)(27)功率通量密度與其它參數(shù)的轉(zhuǎn)換

16、公式為E(dBV /m)=S (dBW /m2)+25 .76E ( d BLV/m) = S ( d BLW/cm2 )+12 5 .76(2 8)(2 9)V in ( d B V) = S ( d B W /m2) K(d B m-1 )+25 .76(30)P r (dBm) = S ( d B W /m2) F (dB) K( d B m-1 )+25 .76 (31)6天線功率增益天線在某方向上的輻射強(qiáng)度(每單位立體角內(nèi)天線所輻射的功率)與天線從其信號(hào)源 所得凈功率的比值的4兀倍稱(chēng)為天線在該方向上的功率增益，簡(jiǎn)稱(chēng)天線增益。天線增益的最大值稱(chēng)為天線峰值功率增益2。通常所說(shuō)的天線增益便

17、指的是天線峰值功率增益，而對(duì)非峰值功 率增益常常指明是某方向上的增益。對(duì)通常所說(shuō)的天線增益，有一個(gè)更常見(jiàn)的相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)天線的定義：被研究天線在最大 輻射方向的輻射強(qiáng)度與和被研究天線具有同等輸入功率的標(biāo)準(zhǔn)天線在同一點(diǎn)所產(chǎn)生的最大輻射 強(qiáng)度之比3。準(zhǔn)確地說(shuō)，這種定義下的天線增益應(yīng)稱(chēng)為天線的相對(duì)增益。 當(dāng)以理想的各向同性 輻射器(或稱(chēng)點(diǎn)源輻射器、 無(wú)方向性天線)為標(biāo)準(zhǔn)天線時(shí)，相對(duì)增益的定義與前述峰值功率增益的定義是等價(jià)的。發(fā)射天線增益一般用G t表示，接收天線增益一般用Gr表示。天線增益的線性單位為倍，以各向同性輻射器為標(biāo)準(zhǔn)天線的增益稱(chēng)絕對(duì)增益或無(wú)方向增益，其分貝單位為d B或dBi(英文isotro

18、pic意思是“各向同性的)，以半波振子天線為標(biāo)準(zhǔn)天線的分貝單位為dBd(英文dipole和doublet均有對(duì)稱(chēng)振子、偶極之意)，兩者的轉(zhuǎn)換公式為G (相對(duì)于各向同性天線的倍數(shù))=1 . 6 4 G (相對(duì)于半波振子天線的倍數(shù))(32)G(d Bi)=G(d Bd)+2 .15(33)7天線系數(shù)天線系數(shù)是天線所在點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與負(fù)載阻抗匹配情況下天線(或包括電纜的天線)輸出 端電壓之比，常用K或Ke表示(本文用K表示)，單位為m-1，分貝表示為d B m-1(天線系數(shù)的單位中m為長(zhǎng)度單位米的符號(hào))，即E ( 6)V /m)K (m-1 ) =- (34)V in ( 6)V)K (dB m-1 ) = E (dB 0 V /m) V in (dB O V)文獻(xiàn)3規(guī)定，天線系數(shù)包括天線的有效高度、變換器的損耗、電纜的損耗以及電纜與接收機(jī)之間的失配損耗等，而文獻(xiàn)：4稱(chēng)天線系數(shù)通常不含電纜損耗。本文以文獻(xiàn)：3為準(zhǔn)。天