100分钟看懂dB、dBm、dBw的区别!

无线深海 2021-03-24

dB应该是无线通信中最基本、最习以为常的一个概念了。我们常说“传播损耗是xx dB”、“发射功率是xx dBm”、“天线增益是xx dBi”……
 
有时,这些长得很像的dBx们可能被弄混,甚至造成计算失误。它们究竟有什么区别呢?
 

这事不得不先从 dB 说起。
 
而说到dB,最常见的就是 3 dB 啦!
3 dB在功率图或误码率图中经常出现。其实,没什么神秘的,下降3 dB就是指功率下降一半,3 dB点指的就是半功率点。  
+3 dB 表示增大为两倍, -3 dB 表示下降为 1/2 这是怎么来的呢?
 
其实很简单,让我们一起看下dB的计算公式:

dB表示功率P 1 相对于参考功率P 0 的大小关系。如果P 1 是P 0 的2倍,那么: 

如果P 1 是P 0 的一半,那么: 
 
关于对数的基本概念及运算性质,大家可以自行回顾下高一数学。。。  

 
现在出道题来检验下你的理解程度:
】功率增大为10倍,用?dB表示
 

点击下方空白区域查看答案

这里请大家记住一个口诀。 记住了这个口诀,你基本就可以横着走路了。  

+3 dB,表示功率增加为2倍; +10 dB,表示功率增加为10倍。
-3 dB,表示功率减小为1/2;-10 dB,表示功率减小为1/10。
 
可见dB是个相对值,它的使命就是把一个很大或者很小的数,用一个简短的形式表达出来。  
这可以极大的方便我们计算和描述。尤其是绘制表格的时候,大家可以自行脑补下,没换算成dB前,这么多的0,坐标轴得拉到外太空了吧。。。


理解了dB,你只能横着走,理解了dB家族的其它成员,你就可以躺赢了。  



我们还是从最常用的dBm、dBw来说。
 
dBm、dBw就是把dB公式中的参考功率P 0 分别换成1 mW、1 W: 

 
1 mW、1 W都是确定的值,因此dBm、dBw都可以表示功率的绝对值。

直接上个功率换算表供大家参考。

watt

dBm

dBw

0.1 pW
-100 dBm
-130 dBW
1 pW
-90 dBm
-120 dBW
10 pW
-80 dBm
-110 dBW
100 pW
-70 dBm
-100 dBW
1 nW
-60 dBm
-90 dBW
10 nW
-50 dBm
-80 dBW
100 nW
-40 dBm
-70 dBW
1 μW
-30 dBm
-60 dBW
10 μW
-20 dBm
-50 dBW
100 μW
-10 dBm
-40 dBW
794 μW
-1 dBm
-31 dBW
1.000 mW
0 dBm
-30 dBW
1.259 mW
1 dBm
-29 dBW
10 mW
10 dBm
-20 dBW
100 mW
20 dBm
-10 dBW
1 W
30 dBm
0 dBW
10 W
40 dBm
10 dBW
100 W
50 dBm
20 dBW
1 kW
60 dBm
30 dBW
10 kW
70 dBm
40 dBW
100 kW
80 dBm
50 dBW
1 MW
90 dBm
60 dBW
10 MW
100 dBm
70 dBW
 
这里,我们要记住:
1 W = 30 dBm

简化口诀是“30是基准,等于1 W整”。

记住了这条,再结合前面的“加3乘2,加10乘10;减3除2,减10除10”,你就可以进行很多口算了。  
 
赶紧出道题来检验下。
】44 dBm=?W
 

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你算对了吗?
 
这里我们需要注意,等式右侧除了30 dBm,其余的拆分项都要用dB表示。也就是说,用一个dBx减另一个dBx时,得到的结果用dB表示。

[例] 如果A的功率为46 dBm,B的功率为40 dBm,可以说A比B大6 dB。
[例] 如果A天线为12 dBd,B天线为14 dBd,可以说A比B小2 dB。
 
 
例如,46 dB表示P 1 为P 0 的4万倍,46 dBm则表示P 1 的值为40 W。符号中仅仅差了一个m,代表的含义可完全不同。


dB家族中常见的还有dBi、dBd、dBc。 它们的计算方法与dB的计算方法完全一样,表示的还是功率的相对值。

不同的是,它们的参考基准不同,即分母上的参考功率P 0 所代表的含义不同。


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。这个差值是两种天线的不同方向性导致的,这里咱们就不展开说了。
 


此外,dB家族不仅可以表示功率的增益和损耗,还可以表示电压、电流、音频等,大家要具体场景具体应用。

需要注意的是,对于功率的增益,我们用10lg(P o /P i ),对于电压和电流的增益,要用20lg(V o /V i )、20lg(I o /I i )。 

 
多的这个2倍是怎么来的呢?

这个2来源于电功率转换公式的平方上。对数里面的n次方,计算后对应的就是n倍啦。  
 
关于功率和电压、电流的转换关系,大家可以自行温习下初中物理。。。
 
 
最后,小编整理了一些主要的dB家庭成员,供大家参考。
 
相对值:
符号
全称
参考基准
dB
decibel
-
dBc
decibel carrier
载波功率
dBd
decibe dipole
偶极子功率密度
dBi
decibel isotropic
全向天线功率密度
dBFS
decibel full scale
满刻度的量值
dBrn
decibel reference noise
 基准噪声
 
 
绝对值:
符号
全称
参考基准
dBm
decibel milliwatt
1mW
dBW
decibel watt
1W
dBμV
decibel microvolt
1μVRMS
dBmV
decibel millivolt
1mVRMS
dBV
decibel volt
1VRMS
dBu
decibel unloaded
0.775VRMS
dBμA
decibel microampere
1μA
dBmA
decibel milliampere
1mA
dBohm
decibel ohms
dBHz
decibel hertz
1Hz
dBSPL
decibel sound pressure level
20μPa
 
 
最最后,我们再来出两道题检验下大家的成果。
 
1. 30 dBm的功率是()
A. 1 W
B. 10 W
C. 1 mW
D. 10 mW

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「A」 


这个是送分题啊~记住口诀:30是基准,等于1 W整。


2. 假定小区输出总功率为46 dBm,在2天线时,单天线功率是( )
A. 46 dBm
B. 43 dBm
C. 23 dBm
D. 40 dBm

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「B」 


记住口诀“减3除2”,两个天线是46 dBm,单天线就是功率减少一半,就是减3 dB哦:46 dBm -3 dB=43 dBm。

或者,你也可以先计算出46 dBm对应40W,那么单天线功率是20W,即10lg(20W/1mW)=43 dBm。


好了,以上就是今天文章的全部内容。告诉小编,你坚持到100分钟了没?

     

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