从dB到dBm无线电信号的深入分析

从dB到dBm无线电信号的深入分析

本文将详细介绍天线常见的单位dB，并用最通俗易懂的语言帮助你理解。

什么是dB？

在Meshtastic app里常有这一项，这具体是指的什么意思呢？其实这就是一种表示功率大小的单位。

dB（分贝）是一个用来表示信号强度、功率、幅度比的单位。你可以把它看作一种“衡量变化”的工具，它告诉我们两个量之间的相对大小。它的作用就像我们测量声音的音量一样，不是直接用数字去表示，而是用一个方便的方式来表示它们之间的比值。

通俗理解 dB：

想象一下，你在一个安静的房间里听到了一些声音。当你把音量增加一倍时，声音会变得更加响亮。如果你增加更多的音量，它就变得更加响亮，但你听到的变化是逐渐递增的。

分贝就是用来度量这种变化的单位，它并不是一个简单的线性数值，而是对数的度量方式。对数让我们能够把非常大的变化浓缩成一个更容易理解的范围。

1.为什么用 dB？

• 简化计算：我们的世界中有很多非常大或非常小的数值，例如，声音的音量可以从微弱的耳语到震耳欲聋的噪音，功率可以从微弱的信号到强大的电力。直接用这些大数字表达不方便，而用 dB 表示这些变化，就会更容易处理。比如说你在坐标轴上要表示1000000000000W是非常困难的，但作为无线电爱好者我们可以用120dB去表示。
• 符合人类的感知：我们的耳朵对于声音的感知是对数性的。也就是说，声音的强度翻倍时，我们感觉到的「响度」并不是线性增加的，而是以某种比例增加的。所以 dB 这种单位也很符合我们的直觉感受。

2.如何理解 dB 的变化？

• 举个例子：假设你有两个人在说话，一个说得很小声，另一个说得很大声。如果你用 dB 来表示，假设小声的声音是 30 dB，大声的声音是 60 dB。60 dB 的声音比 30 dB 的声音强一百倍，但你并不是直接用「100倍」来表示，而是用 dB 来浓缩这个变化。
• dB的增加：每增加 10 dB，听起来大概是声音强度翻倍。如果你从 30 dB 增加到 40 dB，声音大约会变得两倍响亮。如果你再增加 10 dB，从 40 dB 增加到 50 dB，声音又会变得两倍响亮。所以，dB 让我们可以表达这种「倍数变化」的关系。

3.dB 的常见用途

• 声音的音量：音响系统、电视、耳机等常用 dB 来表示音量的大小。例如，耳机的最大输出可能是 120 dB，意味着它可以非常响，而一个安静的环境可能是 30 dB。
• 信号强度：在无线通信中，dB 用来表示信号的强度。信号的强度可能会因为距离、障碍物等原因减弱，dB 就帮助我们量化这种衰减。例如，如果你离发射器很远，信号强度会减少很多，可能是 -30 dB，表示信号已经非常弱。
• 功率比：如果你想知道两个设备的功率差距，可以用 dB 来表示。例如，10 dB 的差距就表示一个设备的功率是另一个的10倍。

4.如何理解 dB 和物理单位的关系

dB 本身没有单位！！！，但它总是与某个物理量（如功率、电压或幅度）相联系，通常你会看到 dB 与某个参考单位一起出现：

• dBW（分贝瓦特）：表示功率的比值，相对于 1 瓦特的功率。
• dBm（分贝毫瓦）：表示功率的比值，相对于 1 毫瓦特的功率。
• dBV（分贝伏特）：表示电压的比值，相对于 1 伏特的电压。
• dBμV（分贝微伏）：表示电压的比值，相对于 1 微伏特的电压

5.如何计算 dB？

• 对功率的 dB 计算公式是：

$$
\text{dB} = 10 \times \log_{10}\left(\frac{P_2}{P_1}\right)
$$

这里，P2和P1分别是两个功率的数值。计算出来的结果就告诉你功率之间的差距。

6.实际常用：

1.一倍和两倍的直观理解

假设我们谈论的是功率或信号强度，那么：

• 一倍：如果两个信号或两个功率值相等，我们可以说它们的比例是1:1，或者说它们是「一样强」的。这个比例对应的dB值是0 dB。
• 两倍：如果其中一个信号或功率值是另一个的两倍，它们之间的比例是2:1。这个比例对应的dB值并不是简单的**+2 dB**，而是根据对数公式计算的。

2.功率的两倍（3dB）

功率增加一倍：当功率从P1增加到两倍时，dB 的变化是**+3 dB。也就是说，功率翻倍相当于在 dB 中增加 3 个单位，P2=2×P1**功率翻倍，代入公式计算：

$$
\text{dB} = 10 \times \log_{10}\left(\frac{P_2}{P_1}\right)=10×log⁡10(2)≈3 \text{dB}
$$

所以，功率翻倍相当于增加3 dB。

功率减少一半：如果功率减少到原来的一半，dB 的变化是-3 dB。

[!CAUTION]

我需要在强调一点的是dB本身是一个无单位的相对单位，它本身没有固定的单位。这意味着 dB 用来表示两个数值之间的比值或比例，而不是直接表示某种物理量（如功率、电压、音量等）的绝对数值。它是一个度量相对变化或增减比的工具。

dB默认是dBW分贝瓦,dBw为分贝毫瓦

1 W→0 dB

2 W→0 + 3 dB = +3 dB

4 W→0 + 3 + 3 dB = +6 dB

10 W→0 + 10 dB = +10 dB

20 W→0 + 10 + 3 dB = +13 dB

100 W→0 + 10 + 10 dB = +20 dB

1 mW→0 dBm

2 mW→0 + 3 dBm = +3 dBm

1000 mW→0 + 10 + 10 +10 dB = +30 dBm