一文讲懂dB、dBm、dBd、dBc之间的关系
一文讲懂dB、dBm、dBd、dBc之间的关系
在无线通信领域，dB、dBm、dBd等单位经常被提及，但它们之间的区别和联系往往让人感到困惑。本文将从dB的基本概念出发，详细解释这些单位的含义及其相互关系，帮助读者更好地理解无线通信中的功率计量。
什么是dB
dB（分贝）是一个表示功率增益的相对单位，用于描述两个功率水平之间的比率。在电子工程领域，dB被广泛应用于描述信号的衰减、放大电路的性能等。例如，LDO的电压抑制比可以表示为55dB，麦克风的最大声压级可以达到125dB。
dB的历史由来
dB的全称是decibel，其中"deci-"表示十分之一，"bel"则来源于电话发明人亚历山大·格拉汉姆·贝尔的名字。在20世纪初，通信工程师们发现随着电话线长度的增加，信号衰减变得非常严重，有时会衰减到原来的十万分之一以下。为了简化这种大数值的描述和计算，工程师们采用了对数函数来"包装"这些数值，从而得到了dB这个单位。
dB的计算公式
dB的计算公式如下：
dB = 10log10(Pout/Pin)
其中，Pout是输出功率，Pin是输入功率。这个公式可以用来计算功率的增益或损耗。
为什么3dB是半功率点
在无线通信中，3dB是一个非常重要的数值。这是因为：
- 当功率增加一倍时，对应的dB值是+3dB。
- 当功率减半时，对应的dB值是-3dB。
这个关系可以通过dB的计算公式推导出来：
- 如果P1是P0的两倍，那么10log10(2) ≈ 3dB。
- 如果P1是P0的一半，那么10log10(0.5) ≈ -3dB。
这种对数特性使得3dB成为一个非常方便的参考点，因为它可以简洁地表示功率的倍数变化。
dB的大哥：dBm和dBw
dBm和dBw是dB家族中的两个重要成员，它们表示的是绝对功率值，而不是相对值。具体来说：
- dBm：以1毫瓦（mW）为参考基准的功率单位。
- dBw：以1瓦（W）为参考基准的功率单位。
dBm和dBw的转换关系
dBm和dBw之间的转换关系如下：
- 0dBm = 1mW
- 30dBm = 1W
这个关系可以通过下面的公式推导出来：
dBm = 10log10(Power in mW / 1mW)
dBw = 10log10(Power in W / 1W)
实用口诀
为了方便记忆，可以使用以下口诀：
- +3dB，表示功率增加为2倍；-3dB，表示功率减小为1/2。
- +10dB，表示功率增加为10倍；-10dB，表示功率减小为1/10。
dB家族的其他成员
除了dB、dBm和dBw，还有几个常用的dB单位：
- dBi：以全向天线为参考基准的增益单位。
- dBd：以偶极子天线为参考基准的增益单位。
- dBc：表示载波功率的相对值，常用于度量干扰信号。
- dBFS：表示相对于满调幅的分贝值，主要用于数字信号处理。
dBi和dBd的区别
dBi和dBd都是表示天线增益的单位，但它们的参考基准不同：
- dBi的参考基准是全向天线，假设其增益为0dBi。
- dBd的参考基准是偶极子天线，假设其增益为0dBd。
一般来说，同一个增益值用dBi表示会比用dBd表示大2.15dB。例如，一个增益为16dBd的天线，其增益换算成dBi约为18.15dBi。
需要注意的几点概念
dBm和dBm之间只有加减：在工程计算中，dBm之间的运算通常只涉及加减，表示功率的相对变化。
dB是功率增益的单位，不是功率的单位：dB表示的是相对值，用于描述功率的变化量。
dBm是一个功率的单位：dBm表示绝对功率值，以1mW为参考基准。
dBi和dBd：这两个单位用于描述天线增益，但参考基准不同。dBi以全向天线为基准，dBd以偶极子天线为基准。
dBuV：用于表示电压电平的单位，常用于射频信号的测量。其与dBm的关系可以通过功率与电平之间的基本公式V^2=PR来推导。