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1、分贝的各种概念 分贝是声压级单位，记为d B 。是计量声音强度相对大小的单位，分贝值表示的是声音的量度单位。分贝值每上升 10 ，表示音量增加 10 倍用于表示声音的大小。1 分贝大约是人刚刚能感觉到的声音。适宜的生活环境不应超过4 5 分贝，不应低于1 5 分贝。 按普通人的听觉 0 －2 0 分贝 很静、几乎感觉不到。 2 0 －4 0 分贝安静、犹如轻声絮语。 4 0 －6 0 分贝一般、普通室内谈话 6 0 －7 0 分贝吵闹、有损神经 7 0 －9 0 分贝很吵、神经细胞受到破坏 9 0 －1 0 0 分贝 吵闹加剧、听力受损
2、1 0 0 －1 2 0 分贝难以忍受、呆一分钟即暂时致聋。 分贝(2)通信系统传输单位 在我们日常生活和工作中离不开自然计数法，但在一些自然科学和工程计算 中，对物理量的描述往往采用对数计数法。从本质上讲，在这些场合用对数 形式描述物理量是因为它们符合人的心理感受特性。这是因为，在一定的刺 激范围内，当物理刺激量呈指数变化时，人们的心理感受是呈线性变化的， 这就是心理学上的韦伯定律和费希钠定律。它揭示了人的感官对宽广范围刺 激的适应性和对微弱刺激的精细分辨，好象人的感受器官是一个对数转换装 置一样。例如两个倍频的声音可以感受一个八度音程，而一个十二平均律的 小二度正好是八度
3、音程的对数的十二分之一。 采用对数描述上述的物理量，一是用较小的数描述了较大的动态范围，特别 有利于作图的情况。它也把某些非线性变化的量转换成线性量。例如频率从 直流到1Hz的差别可比1000Hz到1001Hz差别大得多。当然频率的对数单位不是 以dB而是以倍频程表示。另一个好处是把某些乘除运算变成了加减运算，如 计算多级电路的增益，只需求各级增益的代数和，而不必将各级的放大/衰减 倍数相乘。 我们知道，零和小于零的负数是没有对数的，只有大于零的正数才能取对数， 这样一来，原来的物理量经过对数转换后，原来的功率、幅度、倍数等这些 非负数性质的量，它们的值域便扩展到了整个实数范
4、围。这并不意味着它们 本身变负了，而只是说明它们与给定的基准值相比，是大于基准值还是小于 基准值，小于则用负对数表示，若大于则用正对数表示。 分贝的计算很简单，对于振幅类物理量，如电压、电流强度等，将测量值与 基准值相比后求常用对数再乘以20；对于它们的平方项的物理量如功率，取 对数后乘以10就行了；不管是振幅类还是平方项，变成分贝后它们的量级是 一致的，可以直接进行比较、计算。 在电信技术中一般都是选择某一特定的功率为基准，取另一个信号相对于这 一基准的比值的对数来表示信号功率传输变化情况，经常是取以10为底的常 用对数和以ｅ=2.718为底的自然对数来表示。其所取的相应单
5、位分别为贝尔 （B）和奈培（Np）。贝尔（B）和奈培（Np）都是没有量纲的对数计量单位。 分贝（dB）的英文为decibel，它的词冠来源于拉丁文decimus，意思是十分之 一，decibel就是十分之一贝尔。分贝一词于1924年首先被应用到电话工程 中。 在1926年国际长途电话咨询委员会召开的第一次全体会议上，讨论并通过了 使用传输单位的建议，贝尔和奈培正式在通信领域中普遍使用。分贝的代号 也有过多种形式：DB、Db、db、dB。1968年国际电报电话咨询委员会（CCITT） 第四次全会，考虑到在通信领域里同时使用两种传输单位非常不方便，而当 时无线电领域中却只使用着一
6、种传输单位dB，因此全会一致通过了第B4号建 议，规定在国际上只使用分贝一种传输单位，并统一书写为dB。 我国在1980年以前，无线电领域多使用dB，载波电话、电报等多使用Np，依稀 记得在1980年原邮电部邮科字第929号通知规定：全国电信部门统一使用 分贝（dB）为电信传输单位。 我们知道，测量海拔高低的基准点是位于青岛的黄海水准点，测量温度高低 的基准点是纯水在一个大气压时的结冰点，测量电信号（功率、电压、电流） 的基准点就是本文前面提到的人为选择的特定基准，这个基准我们暂且把它 叫做“零电平”。这个特定的功率基准就是取一毫瓦（mW）功率作为基准值 ，这里要特别强调的是
7、这一毫瓦基准值是在600欧姆（Ω）的纯电阻上耗散 一毫瓦功率，此时电阻上的电压有效值为0.775伏(V)，所流过的电流为1.291 毫安（mA）。取作基准值的1mW，0.707V，1.291mA分别称为零电平功率，零 电平电压和零电平电流。（我们国家不采用电流电平测量基准） 一、功率电平 利用功率关系所确定的电平可以称为功率电平（需要计量的功率值和功率为 一毫瓦的零电平功率比较），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。 不同
8、的绝对功率值所对应的以一毫瓦为基准的功率电平值如下： 绝对功率用dBm表示 绝对功率dBm 绝对功率dBm 绝对功率dBm 1pW -90 1mW 0 1W 30 10pW -80 2mW 3 2W 33 100pW -70 4mW 6 4W 36 0.001μW-60 5mW 7 5W 37 0.01μW -50 8mW 9 8W 39 0.1μW
9、40 10mW 10 10W 40 1.0μW -30 20mW 13 100W 50 2μW -27 40mW 16 1000W 60 4μW -24 50mW 17 10kW 70 5μW -23 80mW 19 100kW 80 8μW -21 100mW 20 1000kW 90 10μW -20 200mW 23 2
10、0μW -17 400mW 26 40μW -14 500mW 27 50μW -13 800mW 29 80μW -11 100μW -10 1000μW 0 二、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=20Lg(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。
11、 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。 三、功率电平和电压电平的关系 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。 但现在世界上不同国家使用的习惯却是不一样的，比如，英国（包括英联邦 国家）等主要使用功率电平，而有的国家，象法国、俄罗斯等国家却主要使 用电压电平。这样一来，那些专门生产测量仪器的厂家（比如惠普、马可尼、 摩托罗拉、西门子等）就要按照不同国家用户的需要来供货，既可以提供以 功率电平定标的仪器，也可以提供以电压电平定
12、标的仪器。在我们国家，这 两种定标读数的测量仪器都在使用。造成这种混乱现象，一是因为我们国家 在计量领域没有严格立法，二是因为各自为政地引进国外的测量仪器。记得 上个世纪50年代全面向苏联老大哥学习，设备的引进和国产的仪器基本上都 是以电平电压定标的，这种现象延迟到70年代末。80年代前后，我们国家在 “邓大人”领导下开始改革开放，但由于百废待兴，上层建筑领域的立法建 设严重滞后于经济基础领域的经济发展，这就导致了通信行业引进测量仪器 的混乱现象（后面这几句话是个人发牢骚）。 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
13、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 是Ｐm ，用电压电平表来测却是Ｐv，两者读数是不相等的。看下表更直观 一些。 功率 1mW 1mw 1mW 1mW 阻抗 600Ω 300Ω 75Ω 50Ω 电压 0.775V 0.54
14、8V 0.274V 0.224V 功率电平读数 0dBm 0dBm 0dBm 0dBm 电压电平读数 0dB -3dB -6dB -10.79dB 我们国内现在使用的测量仪器中,有以一毫功率为0电平刻度的功率电平表, 也有以电压0.775V为0电平刻度的电压电平表,我们在使用这些测量仪器时, 要留心这一点,否则,出现了测量差错,还要埋怨被测机器性能不好。 对于同样是以0.775V为0dB来刻度的电压电平表，在测量时（比如，测量天 线的灵敏度、天线的增益、接收机的灵敏度）还要注意仪器的测量端子与
15、 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----mV/μV换算表 dBm 信号电压 dBm 信号电压 dBm 信号电压 d
16、Bm 信号电压 dBm 信号电压 6 446mV -21 19.93 -48 890 -76 35.4 -103 1.583 5 398 -22 17.76 -49 793 -77 31.5 -104 1.411 4 354 -23 15.83 -50 707 -78 28.2 -105 1.257 3 316 -24 14.11 -51 630 -79 25.1 -106 1.121 2 281 -25 12.57 -52 562 -80 22.
17、4 -107 0.999 1 251 -26 11.21 -53 501 -81 19.93 -108 0.89 0 224 -27 9.99 -54 446 -82 17.76 -109 0.793 -1 199.3 -28 8.9 -55 398 -83 15.83 -110 0.707 -2 177.6 -29 7.93 -56 354 -84 14.11 -111 0.63 -3 158.3 -30 7.07 -57 316 -85 12.57 -112 0.56
18、2 -4 141.1 -31 6.3 -58 282 -86 11.21 -113 0.501 -5 125.7 -32 5.62 -59 251 -87 9.99 -114 0.446 -6 112.1 -33 5.01 -60 224 -88 8.91 -115 0.398 -7 99.9 -34 4.46 -61 199 -89 7.93 -116 0.354 -8 89.1 -35 3.98 -62 177 -90 7.07 -117 0.316 -9
19、 79.3 -36 3.54 -63 158 -91 6.03 -118 0.282 -10 70.7 -37 3.16 -64 141 -92 5.62 -119 0.251 -11 63.1 -38 2.82 -65 125 -93 5.01 -120 0.224 -12 56.2 -39 2.51 -66 112 -94 4.46 -121 0.199 -13 50.1 -40 2.24 -67 99.9 -95 3.98 -122 0.177 -14 44.6 -41
20、 1.99 -68 89 -96 3.54 -123 0.158 -15 39.8 -42 1.77 -69 79.3 -97 3.16 -124 0.141 -16 35.4 -43 1.58 -70 70.7 -98 2.82 -125 0.125 -17 31.6 -44 1.41 -71 63 -99 2.51 -126 0.112 -18 28.2 -45 1.25 -72 56.2 -100 2.24 -127 0.0999 -19 25.1 -46 1.21 -73 50.1 -101 1.99 -128 0.089 -20 22.4 -47 999μV -74 44.6 -102 1.78 -129 0.078 -75 39.8
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