關於功率計算單位

功率單位計算
功率單位 與P(瓦特)換算公式:
dBm=30+10lgP (P:瓦 )
首先, DB 是一個純計數單位:dB = 10lgX。dB的意義其實再簡單不過了,就是把一個很大(後面跟一長串0的)或者很小(前面有一長串0的)的數比較簡短地表示出來。如:
X = 1000000000000000(多少個了?)= 10logX = 150 dB
X = 0.000000000000001 = 10logX = -150 dB
  dBm 定義的是 miliwatt。 0 dBm = 10lg1 mw;
  dBw 定義 watt。 0 dBw = 10log1 W = 10lg1000 mw = 30 dBm。
  DB在缺省情況下總是定義功率單位,以 10log 爲計。當然某些情況下可以用信號強度(Amplitude)來描述功和功率,這時候就用 20log 爲計。不管是控制領域還是信號處理領域都是這樣。比如有時候大家可以看到 dBmV 的表達。
  在dB,dBm計算中,要注意基本概念。比如前面說的 0dBw = 10log1W = 10lg1000mw = 30dBm;又比如,用一個dBm 減另外一個dBm時,得到的結果是dB。如:30dBm - 0dBm = 30dB。
  一般來講,在工程中,dB和dB之間只有加減,沒有乘除。而用得最多的是減法:dBm 減 dBm 實際上是兩個功率相除,信號功率和噪聲功率相除就是信噪比(SNR)。dBm 加 dBm 實際上是兩個功率相乘,這個已經不多見(我只知道在功率譜卷積計算中有這樣的應用)。dBm 乘 dBm 是什麼,1mW 的 1mW 次方?除了同學們老給我寫這樣幾乎可以和歌德巴赫猜想並駕齊驅的表達式外,我活了這麼多年也沒見過哪個工程領域玩這個。

1、dBm
dBm是一個考徵功率絕對值的值,計算公式爲:10lgP(功率值/1mw)。
[例1] 如果發射功率P爲1mw,折算爲dBm後爲0dBm。

[例2] 對於40W的功率,按dBm單位進行折算後的值應爲:
10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10000=46dBm。
 
2、dBi 和dBd
dBi和dBd是考徵增益的值(功率增益),兩者都是一個相對值,但參考基準不一樣。
dBi的參考基準爲全方向性天線,dBd的參考基準爲偶極子,所以兩者略有不同。一般認爲,表示同一個增益,用dBi表示出來比用dBd表示出來要大2. 15。

[例3] 對於一面增益爲16dBd的天線,其增益折算成單位爲dBi時,則爲18.15dBi
(一般忽略小數位,爲18dBi)。

[例4] 0dBd=2.15dBi。

[例5] GSM900天線增益可以爲13dBd(15dBi),GSM1800天線增益可以爲
15dBd(17dBi)。

3、dB
dB是一個表徵相對值的值,當考慮甲的功率相比於乙功率大或小多少個dB時,
按下面計算公式:10lg(甲功率/乙功率)

[例6] 甲功率比乙功率大一倍,那麼10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。
也就是說,甲的功率比乙的功率大3 dB。

[例7] 7/8 英寸GSM900饋線的100米傳輸損耗約爲3.9dB。

[例8] 如果甲的功率爲46dBm,乙的功率爲40dBm,則可以說,甲比乙大6 dB。

[例9] 如果甲天線爲12dBd,乙天線爲14dBd,可以說甲比乙小2 dB。

4、dBc
有時也會看到dBc,它也是一個表示功率相對值的單位,與dB的計算方法完全一樣。一般來說,dBc 是相對於載波(Carrier)功率而言,在許多情況下,用來度量與
載波功率的相對值,如用來度量干擾(同頻干擾、互調幹擾、交調幹擾、帶外干擾等)以及耦合、雜散等的相對量值。在採用dBc的地方,原則上也可以使用dB替代。

經驗算法:
有個簡便公式:0dbm=0.001w 左邊加10=右邊乘10
所以0+10DBM=0.001*10W 即10DBM=0.01W
故得20DBM=0.1W 30DBM=1W 40DBM=10W
還有左邊加3=右邊乘2,如40+3DBM=10*2W,即43DBM=20W,這些是經驗公式,蠻好用的。
所以-50DBM=0DBM-10-10-10-10-10=1mw/10/10/10/10/10=0.00001mw。

在有線電視技術中我們常常遇到幾個信號參數的量值,這幾個量值是對數單位---分貝(db)。用分貝表示是爲了便於表達、敘述和運算(變乘除爲加減)。
  分貝是表徵兩個功率電平比值的單位,如A="10lgP2"/P1=20lgU2/U1=20lgI2/I1。分貝制單位在電磁場強計量測試中的用法有如下三種:
  1、表示信號傳輸系統任意兩點間的功率(或電壓)的相對大小。如一個CATV放大器,當其輸入電平爲70dbμV時,其輸出電平爲100dbμV,也就是說放大器的輸出相對於輸入來說相差30db,這30db是放大器的增益。
  2、在指定參考電平時可用分貝表示電壓或電場強的絕對值,此參考電平通稱爲0db。如定義1μV="0db"μV、1mW="0dbm"、1mV="0dbmV"。例如,現有一個信號A其電平爲3dbμV,換算成電壓的表示方式爲:3=20lgA/1μV、A="2"μV,即這個3dbμV的信號電壓爲2μV。
  3、用分貝表示電壓或場強的誤差大小,如30±3db。
  我們在看到相關的技術資料時候,經常遇到dB和dBm的概念。dB,就是分貝,是一個以十爲底的對數概念。注意,分貝只用來評價一個物理量和另一個物理量之間的比例關係,它本身並沒有物理量綱。兩個量之間的比例每增加10倍,則它們的差可以表示爲10個分貝。
  比如說:A="100",B="10",C="5",D="1"則
A/D=20dB;B/D="10dB";C/D="7dB";B/C=3dB。
也就是說,兩個量差10分貝就是差10倍,差20分貝就是差100倍,依此類推。通常還需要記住差3分貝就是兩個量之間差2倍。
dBm是分貝毫瓦的意思。就是說,固定1毫瓦的功率爲0dBm,用以確定系統的功率。比如我們常見的讀卡器的數據功率大多是27dBm和30dBm。27dBm就是500毫瓦;30dBm就是1000毫瓦(1瓦)。別看只差3dBm,實際功率差兩倍!

什麼是dBi、dBd、dB、dBm、dBc
問:請問dBi、dBd、dB、dBm、dBc之間的區別。
答:它們都是功率增益的單位,不同之處如下:
dBi和dBd是功率增益的單位,兩者都是相對值,但參考基準不一樣。dBi的參考基準爲全方向性天線;dBd的參考基準爲偶極子。一般認爲dBi和dBd表示同一個增益,用dBi表示的值比用dBd表示的要大2.15 dBi。例如:對於一增益爲16 dBd的天線,其增益折算成單位爲dBi時,則爲18.15dBi,一般忽略小數位,爲18dBi。
dB也是功率增益的單位,表示一個相對值。當計算A的功率相比於B大或小多少個dB時,可按公式10 lg A/B計算。例如:A功率比B功率大一倍,那麼10 lg A/B = 10 lg 2 = 3dB。也就是說,A的功率比B的功率大3dB;如果A的功率爲46dBm,B的功率爲40dBm,則可以說,A比B大6dB;如果A天線爲12dBd,B天線爲14dBd,可以說A比B小2dB。
dBm是一個表示功率絕對值的單位,計算公式爲:10lg功率值/1mW。例如:如果發射功率爲1mW,按dBm單位進行折算後的值應爲:10 lg 1mW/1mW = 0dBm;對於40W的功率,則10 lg(40W/1mW)=46dBm。
dBc也是一個表示功率相對值的單位,與dB的計算方法完全一樣。一般來說,dBc相對於載波(Carrier)功率而言。在許多情況下,用來度量載波功率的相對值,如度量干擾(同頻干擾、互調幹擾、交調幹擾、帶外干擾等)以及耦合、雜散等的相對量值。在採用dBc的地方,原則上也可以使用dB替代。

實用資料——關於天線增益及其考量
  在無線通訊的實際應用中,爲有效提高通訊效果,減少天線輸入功率,天線會做成各種帶有輻射方向性的結構以集中輻射功率,由此就引申出“天線增益”的概念。簡單說,天線增益就是指一個天線把輸入的射頻功率集中輻射的程度,顯然,天線的增益與其方向圖的關係很大,主瓣越窄、副瓣越小的天線其增益就越高,而不同結構的天線,其方向圖的差別是很大的。
  在通訊技術領域,與其它考量功率、電平等參數的量值同樣,天線增益也採用相對比較並取對數的簡化法來表示,具體計算方法爲:在某一方向向某一位置產生相同輻射場強的時,對無損耗理想基準天線的輸入功率與待考量天線的輸入功率的比值取對數後乘以10 (G=10lg(基準Pin/考量Pin)),即稱爲該天線在該點方向的增益。常用衡量天線增益的單位是dBi和dBd。對於dBi,其基準爲理想的點源天線,即一個真正意義上的“點”來作天線增益的對比基準。理想點源天線的輻射是全向的,其方向圖是個理想的球,同一球面上所有點的電磁波輻射強度均相同;對於dBd,其基準則爲理想的偶極子天線。因偶極子天線是帶有方向性的,故二者有個固定的恆差2.15即0dBd="2".15dBi。
  需要說明的是,通常所說的“全向天線”不是嚴格的說法,全向天線應指在三維立體空間的全向,但工程界也往往把某個平面內方向圖爲圓周的天線稱爲全向天線,如鞭狀天線,它在徑向的主瓣是圓,但仍有軸向的副瓣。

  常見天線的增益:鞭狀天線6-9dBi,GSM基站用八木天線15-17dBi,拋物面定向天線則很容易做到24dBi。


地址:http://itbbs.pconline.com.cn/network/11115558.html

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