dB到底是个什么东东?一个射频口头常用的词汇
射频学堂 2023-06-07

dB-分贝是射频人口头经常用到的一个词汇,它的英文全称是Decibe,简写为dB。我们常说“回波损耗是多少dB?”,“插入损耗是多少dB?”,“发射功率是多少dBm?”,“无源交调是多少dBc?”,“天线增益是多少dBi?”......



这么多的dB贯穿射频人的日常工作中,偶尔因为职业病也会带到生活中去。对于射频人来说,这些都不是事儿,关键对于不了解的人来说,真是让人头大,到底什么是dB?

No.1 什么是dB
dB是一个比值的对数表示。首先,dB是一个比值,简单理解就是一个相对值,比如说dBi,就是天线相对于一个全向点源天线的增益比值。dBd就是天线相对于一个标准偶极子的增益比值。那就好理解了。再比如: dBm:功率相对于1mW的比值; dBw:功率相对于1W的比值; 再一个,dB是比值的对数值,dB的数学定义如下:
记住啦,这里的对数是以10为底的对数,又叫做常用对数,通常也写作Lg。
回忆杀:
那为什么有的地方是10Log10(P)?有的地方是20log10(P)?这里是因为? 看上图,对于电压和电流的增益,我们用20log10,对于功率的增益,我们用10log10. 这个2就来自于功率和电压电流电阻的关系,这个2就来自于这个平方上。 同理,我们得出,当这个比值是功率或者能量的时候,用10log10,当比值是电压或者电流(电场或磁场)时,我们用20log10。为什么记住这个呢?因为在有些计算中,我们还会用到它的绝对值,那么对于电压电流或者磁场和电场的计算就是10^(U/20),对于功率的计算就是10^(P/10).

下表显示了W,dBW,dBm的预先计算的值。您可以根据需要创建自己的表。
No.2 为什么要用dB
首先我们来看一下对数的特性:
1,对数是一个魔法镜头,可以将数值就变大或者变小。


接下来的问题是“为什么我们需要这种魔术镜头?”。这个问题的答案是,我们可以可视化一组同时具有很小的值和很大的值的数据。让我给你一个例子,如下所示。在顶部的图表上,您可以看到在整个范围内非常平滑的曲线。但是,如果您放大图表的底部,则它会波动,如底部图表所示。但是,如果像上图一样以线性比例绘制图,则不会注意到这种波动。 但是,如果您以对数刻度绘制此数据。您会注意到波动不明显的区域被放大并变得非常明显,如(b),(c)所示。如果将图(a)-线性比例与(b)进行比较,您会注意到(a)中的小值如何在(b)中放大,以及(a)中的大值如何在(b)中缩小。这样,对数刻度可以同时显示小数字范围和大数字范围的详细信息。

2,化乘除为加减,简化计算


继续摆高中数学,下图是对数计算公式。我们知道通过对数,可以把比较复杂的积,商,幂换成简单的加减法来计算
这个在射频领域更为简便,我们通常所说的减半,直接减去3dB就可以了。比如在一个通信系统中,滤波器的输入信号功率是10dBm,滤波器的损耗是1dB,那么出来的信号就是9dBm。就是这么简单。

No.3 dB家族成员

通过上面的介绍,我们知道dBx中的x就是相对于什么的这个x,那么根据x的不同,dB家族成员可以归纳如下表所示。(图标来自于rapidtables.com,应该不需要翻译吧)

No.4 功率对应关系表
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