射频单位详解

射频电平单位dBW、dBm、dBmV、dBμV的换算关系
当需要表示系统中的一个功率（或电压）时，可利用电平来表示。

系统中某一点的电平是指该点的功率（或电压）对某一基准功率（或电压）的分贝比
显然，基准功率（即P=P0）的电平为零。

对同一个功率，选用不同基准功率P0（或电压U0）所得电平数值不同，后面要加上不同的单位。

******************************************************************************* 若以1W为基准功率，功率为P时，对应的电平为10 lg（P/1W），单位记为dBW（分贝瓦）。

例如功率为1W时，电平为0dBW；功率为100W时，电平为20dBW；功率为100mW 时，对应的电平为
已知系统中某点的电压，也可用dBW来表示该点的电平。

例如某输入端的电压为100mV，则其输入功率
对应的电平为
******************************************************************************* 若以1mW为基准功率时，则功率为P时对应的电平为10lg（P/1mW），单位记为dBmW（分贝毫瓦）。

例如功率为1W时，电平为30dBm；功率为1mW时，电平为0dBm；功率为1uW 时，电平为-30dBm；电压为1mV时，对应的功率
对应的电平为
******************************************************************************* 若以1mV作为基准电压，则电压为U时对应的电平为20lg（U/1mV），单位记为dBmV（分贝毫伏）。

例如电压为1V时，对应的电平为60dBmV；电压为1uV时，对应的电平为-60 dBmV ；功率为1mW时，电压
对应的电平为
******************************************************************************* 若以1uV为基准电压，则电压为U时对应的电平为20lg（U/1uV），单位记为dBuV（分贝微伏）。

例如电压为1mV时，电平为60dBuV ；电压为100mV 时，电平为100dBuV ；功率为1mW时，电压
对应的电平为
******************************************************************************* 电平的四个单位dBW、dBm、dBmV、dBμV之间有一定的换算关系，表所示左边的原单位变换为上边的新单位时需要增加的数值。

利用表可以方便地把电平由一种单位化为另一种单位。

例如要把115dBuV化为其它单位表示，可利用表中最后一行：化为dBW时用第一列数-138.75，即用原来的数加-138.75得-23.75，说明115dBμV相当于-23.75dBW；类似地，115dBuV相当于115-108.75=6.25dBm；相当于115-60=55dBmV。

若把dBmV化为其它单位，则应用第三行；若把dBm化为其它单位，则应用
第二行；若把dBW化为其它单位，则应用第一行等等。

dBW（新）dBm（新）dBmV（新）dBμV（新）
dBW（原）0 +30 +78.75 +138.75
dBm（原）-30 0 +48.75 +108.75
dBmV（原）-78.75 -48.75 0 +60
dBμV（原）-138.75 -108.75 -60 0
在“小功率”系统中每个dB都非常重要，特别要记住“3dB法则”。

每增加或降低3dB，意味着增加一倍或降低一半的功率：
-3 dB = 1/2 功率
-6 dB = 1/4 功率
+3 dB = 2x 功率
+6 dB = 4x 功率
例如，100mW的无线发射功率为20dBm，而50mW的无线发射功率为17dBm，而200mW 的发射功率为23dBm。

dB是一个表征相对值的值，纯粹的比值，只表示两个量的相对大小关系，没有单位，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时
******************************************************************************* 在无线系统中，天线被用来把电流波转换成电磁波。

无线电发射机输出的射频信号，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。

电磁波到达接收地点后，由天线接收下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。

因此在无线网络的工程中，计算发射装置的发射功率与天线的辐射能力非常重要。

在转换过程中天线对发射和接收的信号进行“放大”，这种能量放大的度量成为“增益（Gain）”。

天线增益的度量单位为“dBi”。

由于无线系统中的电磁波能量是由发射设备的发射能量和天线的放大叠加作用产生，因此度量发射能量最好同一度量－增益（dB），例如，发射设备的功率为100mW ，或20dBm；天线的增益为10dBi，则：
发射总能量＝发射功率（dBm）＋天线增益（dBi）
＝20dBm ＋10dBi
＝30dBm
或者：＝1000mW
＝1W
增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。

它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。

增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。

可以这样来理解增益的物理含义------某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。

如为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W 的输入功率，而用增益为G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需100 / 20 = 5W 。

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关于天线的db, dBi，dBd等单位,有些朋友往往比较容易混淆这些单位。

dBi和dBd是表示天线功率增益的量，两者都是一个相对值，但参考基准不一样。

dBi 的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。

一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。

[例] 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi（一般忽略小数位，为18dBi）。

[例] 0dBd=2.15dBi。

(1)dB，这单纯是一个相对值，也就是说A比B的值的对数。

常常用于说A比B高或低多少dB, 但是单独说A的增益是多少dB，是不合理的，因为我们不知道B是什么。

只是我们许多同好有时为了简省就口头说多少dB了，但这样是不够确切的，不过常常也就将错就错，默认理解为dBi吧，要么您就再问问清楚。

(2)dBd，这是有标准参考值的，即B规定为自由空间的半波偶极子天线（半波对称振子），这样A与B的值比起来就有来统一的参照物，您告诉同行这个天线10dBd,他就明白您的天线比半波偶极子天线在主辐射方向上能聚集10倍的能量，即好10倍。

半波对称振子的增益为G=0dBd （因为是自己跟自己比，比值为 1 ，取对数得零值.）半波对称振子的增益为G=2.15dBi。

4 个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G=8.15dBi( dBi 这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。

垂直四元阵，其增益约为G=8.15 –2.15=6dBd 。

天线增益的若干计算公式
1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。

对于一般天线，可用下式估算其增益：G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）}
式中，2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；
32000 是统计出来的经验数据。

2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：
G（dBi）=10Lg{4.5×（D/λ0）2}
式中，D 为抛物面直径；
λ0为中心工作波长；
4.5 是统计出来的经验数据。

3）对于直立全向天线，有近似计算式
G（dBi）=10Lg{2L/λ0}
式中，L 为天线长度；
λ0 为中心工作波长；
(3)dBi，这个单位的含义相对复杂了点，但是它最能表达实际环境情况的比值单位，这里参照物B是以点源振子（实际不存在此物，可以看作是相对波长很短的一小段振子，或叫微分段吧），在标准的定义中这个点源振子应该是理想球状的全方向性辐射，这时与dBd 就有一定的数学关系了，即1dBd=2.14dBi。

然而实际上绝大多数的天线都会受安装高度的影响，其中最重要的就是地面影响，由于地面的镜像作用，常常使波束形状改变，在某些方向常常会高出2-5dB。

到这里您应该明白19dBi了吧。

许多正规的天线产家常常喜欢用dBi 来标天线的增益值，他们通常都会表明安装高度或对标出数值的计算方法，或者他所生产的就是大家通常知道的安装环境，如车顶载天线，往往省略说明。

******************************************************************************* dBc
dBc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。

******************************************************************************* 总之，dB，dBi, dBd, dBc是两个量之间的比值，表示两个量间的相对大小，而dBm、dBw 则是表示功率绝对大小的值。

在dB，dBm，dBw计算中，要注意基本概念，用一个dBm（或dBw）减另外一个dBm （dBw）时，得到的结果是dB，如：30dBm - 0dBm = 30dB。

一般来讲，在工程中，dBm（或dBw）和dBm（或dBw）之间只有加减，没有乘除。

而用得最多的是减法：dBm 减dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。

dBm 加dBm 实际上是两个功率相乘。