关于分贝的知识

关于分贝的知识
分贝表示一种单位，即两种电或声功率之比或两种电压或电流值或类似声量之比；分贝还是一种测量声音相对响度的单位。

分贝（decibel）dB 分贝是以美国发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔命名的，他因发明电话而闻名于世。

因为贝尔的单位太粗略而不能充分用来描述我们对声音的感觉，因此前面加了“分”字代表1/10。

1贝尔等于10分贝。

声学领域中，分贝的定义是声源功率与基准声功率比值的对数乘以10的数值。

用于形容声音的响度。

分贝是通信系统传输单位。

一、两个功率之比用对数表示：
log10 ((p1/p2), 若p1=10p2 则log10 ((p1/p2)= log10 ((10p2/p2) = log1010=1 （贝尔）
用分贝表示功率比，若p1=10p2，则
10 log10 (p1/p2)=10 log10 ((10p2/p2)=10 log1010=10 （分贝）
通常表示为：10 lg (p1/p2) (dB)
p1>p2 时，dB为正，p1<p2时，dB为负。

二、两个电压比用分贝表示：
因p1/p2= （U21/R1）/（U22/R2），
当R1= R2时，对上式两边取对数，可得：
10 lg (p1/p2)=10 lg（U21/U22）=20 lg （U1/U2）(dB)
U1>U2 时，dB为正，U1<U2时，dB为负。

特别注意：同一问题，电压比用分贝表示与功率比用分贝表示是一致的：
例如：若U1=100v，U2=1v, 电压比用分贝表示为：
20 lg （U1/U2）=20 lg （100/1）=40 (dB)
由于同一问题的负载电阻R是相同时，功率与电压的平方成正比，此时的p1/p2= （U21/R ）/（U22/R ）=1002/1，功率比用分贝表示为：
10 lg (p1/p2)= 10 lg (1002/1)=20 lg （100/1）=40 (dB)
如果认为功率比用分贝表示是电压用分贝表示的一半，那是错误的。

三、功率电平与电压电平
(1)功率电平
利用功率关系所确定的电平称为功率电平，即将需要计量的功率值和1毫瓦基准功率进行比较（该基准功率的电平称为零电平），用数学表达式描述就是：
Pm=10 lg(P/1) dBm
其中：Pm代表功率电平。

P代表需要计量的绝对功率值，单位为毫瓦，零电平功率为一毫瓦。

dBm表示以一毫瓦为基准的功率电平的分贝值。

例如：
(2)电压电平
利用电压关系所确定的电平称为绝对电压电平，简称电压电平，用公式表示：Pv=20 lg(U/0.775) (dB)
上式中Pv代表电压电平值。

U代表需要计量的绝对电压值，单位为伏（V）。

零电平电压为0.775伏。

这里需要特别注意的一点是：根据上面“电压电平”的定义，其零电平电压必须是0.775V有效值，不能随意用其它电压值作为基准来定义“电压电平”，否则容易引起混乱。

(3)功率电平与电压电平之间的关系
功率电平和电压电平之间有着非常密切的关系，从实质上讲，它们是一致的。

功率电平和电压电平之间可用下面公式来换算：
Pm=Pv+10Lg（600/Z）(dBm),式中的Pv=20Lg（U/0.775）(dB)
功率电平Pm的计量单位是（dBm），电压电平Pv的计量单位是（dB）当阻抗Z=600Ω时，10Lg（600/Z）=0 ，此时Pm=Pv ，即功率电平与电压电平相等。

当Z≠600Ω时，即使是同一功率，用功率电平表来测，读数
平表，也有以电压0.775V为0电平刻度的电压电平表。

对于同样是以0.775V 为0dB来刻度的电压电平表，在测量时要注意仪器的测量端子与被测设备、电路端口的阻抗匹配，否则会产生反射损耗，引起测量误差。

这些测量仪器的面板上或档位上常常标有600Ω、300Ω、150Ω、75Ω、50Ω的不同阻抗，这是提供在阻抗匹配的条件下作终端测量时用的，其仪表面板的读数都是电压电平。

在有线通信系统和设备常常采用600欧的输入/输出端口，无线通信系统和设备的平衡输入/输出端口常常采用300欧的阻抗，电视、图像、视频系统的输入/输出端口常常采用75欧的阻抗，无线通信系统和设备的射频不平衡输入/输出端口往往采用50欧的标准阻抗。

dBm——在600Ω负载上产生1mW功率(或0.775V电压)为0dB，常用于交流电平测量仪表上；dBV——以1伏为0dB；dBW——以1瓦为0dB
应用例：测量立体声分离度，用电压表测量，在只送L信号的情况下，测得L 声道扬声器电压10v,而测得R声道扬声器电压0.001v，得到分离度为Se=20 lg(10/0.001)=40dB;
如用功率电平表测量，若得到L声道扬声器功率电平为30 dBm，而R声道的功率电平为-10dBm，立体声分离度是电平读数的差值；即30-（-10）=40dB
(两个dBm值相减的结果的单位是dB,而不再是dBm)。

四、分贝表示放大倍数－－增益
用分贝作为放大器增益的单位。

放大器输出功率、电压（或电流）与输入功率、电压（或电流）的比值称为放大倍数，单位是“倍”放大器。

当用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼。

分贝与放大倍数的转换关系为：
电压增益：20 lg（Vo/Vi）；功率增益：10 lg(Po/Pi)。

由于P=V2/R=I2R，它们的增益数值就一样了：
10 lg[Po/Pi]=10 lg(V2o/R)/(V2i/R)=20 lg(Vo/Vi)。

放大器级联时，总的放大倍数是各级相乘。

用分贝做单位时，总增益就是相加。

若某功放前级是100倍(20dB)，后级是20倍(13dB)，那么总功率放大倍数是100×20=2000倍，总增益为20dB+13dB=33dB。

五、dBµv与电场强度的表示单位——dBµv/m
dBµv是用1µv电压作为基准电压的电平单位，电压为1µv 时对应的电平为0dBµv，电压为1mv时电平为0dBµv，电压为1v时电平为60dBµv 250 mv对应的电平为20 lg(250x103 /1)=107.96 dBµv。

电场强度是天线在空间某点处感应电信号的大小，其单位是微伏/米(μv/m)，用對數表示時，以dB µV/m為表示單位。

六、dB c的含义
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相对于载波功率而言，在许多情况下，用来度量载波功率的相对值，如度量干扰（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。

七、dBi和dBd
dBi和dBd是功率增益的单位，两者都是相对值，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。

一般认为dBi和dBd表示同一个增益，用dBi表示的值比用dBd表示的要大2．15dBi。

例如：对于一增益为16 dBd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。