使用分贝

如果您希望与EMC工程师进行有效的沟通，那么熟悉分贝(dB)是非常重要的。分贝表示法是表示跨越多个数量级的量的比值的一种方便方法。它也用于表示各种信号参数的幅值，如相对于给定参考电平的电压或电流。

一个功率比，P₂: P₁，单位为dB，简单计算为:

$功率比(dB) ＝ 10 日志（ \frac{P_{2}}{P_{1}} ）$ (1）

例如，如果我们比较一个10瓦的接收功率和一个5瓦的规格，我们可以说接收功率超过规格，

$10 日志（ \frac{10 美国瓦茨}{5 美国瓦茨} ）＝ 3. dB$ （2）

如果与两个功率电平相关的阻抗是恒定的，那么功率与电压(或电流)的平方成正比。在这种情况下，我们也可以用dB表示电压(或电流)比，

$10 日志（ \frac{P_{2}}{P_{1}} ）＝ 10 日志 {（ \frac{V_{2}}{V_{1}} ）}^{2} ＝ 20. 日志（ \frac{V_{2}}{V_{1}} ）$ （3）

或者,

$20. 日志（ \frac{3. V / m}{1 V / m} ） \approx 10 dB$ （5）

天线或放大器增益通常以dB为单位报告。电缆或滤波器损耗也是如此。接收1瓦信号并产生100瓦信号的放大器的增益为，

$10 日志（ \frac{One hundred.}{1} ）＝ 20. dB$ (6）

如果电缆的输入信号幅值为3.0伏，而输出信号幅值为2.8伏，则增益为

$20. 日志（ \frac{2.8}{3．0} ）＝ - 0.6 dB$ (7）

或者损失，

$20. 日志（ \frac{3．0}{2.8} ）＝ 0.6 dB$ （8）

请注意，任何比率的倒数都是通过改变其符号(dB)来表示的。比率为1是0分贝。复数、相位或负值不能用dB表示。

测试问题

在同轴电缆中传播一公里的信号会损失一半的电压。表达,

输入输出电压比
输入输出功率比
输入输出电压比(以dB为单位)
输入输出功率比(以dB为单位)。

当然，输入输出电压比为2:1，而输入输出功率比为(2)²:(1)²= 4:1。电压比以dB表示为20log (2/1) = 6db。功率比为10log (4/1) = 6db。这说明了用dB表示收益或损失的主要优势之一。只要阻抗是恒定的，当一个比率以dB表示时，就没有必要指定它是功率还是电压。无论最初测量的是电压、电流还是功率，6db增益无疑意味着功率增加了四倍。另一方面，如果我们简单地说一个信号是双倍强度另一方面，也不清楚它的功率是两倍还是振幅是两倍。

例1-1:指定以dB为单位的比率

指定以下比率(以dB为单位):

200μV / m：100μV / m	$20. 日志（ \frac{200}{One hundred.} ）＝ 6 dB$
300 mV：100 mV	$20. 日志（ \frac{300}{One hundred.} ）＝ 9.5 dB \approx 10 dB$
400毫安：100毫安	$20. 日志（ \frac{400}{One hundred.} ）＝ 12 dB$
500μA / m：100μA / m	$20. 日志（ \frac{500}{One hundred.} ）＝ 14 dB$
2μW：1μW	$10 日志（ \frac{2}{1} ）＝ 3. dB$
3兆瓦：1兆瓦	$10 日志（ \frac{3.}{1} ）＝ 4.8 \approx 5 dB$
5兆瓦：1兆瓦	$10 日志（ \frac{5}{1} ）＝ 7 dB$

以dB表示信号振幅

信号振幅也可以用分贝表示为振幅与指定参考的比值。例如，100 μv的信号振幅也可以表示为:

$20. 日志（ \frac{One hundred. μV}{1 μV} ）＝ 40 dB （ μV ）$ （9)

测试问题

用正常单位表示以下信号或场幅值，

6 dB(μV)
20 dB(μ)
20 dB (A)
100分贝(μV / m)
100分贝(μW)

“dB”后面括号中的单位表示所表示的量是振幅。

以上每个量都简单转换如下:

$6 dB （ μV ）＝ 20. 日志（ \frac{X}{1 μV} ）$ → $X ＝ 10^{\frac{6}{20.}} μV ＝ 2 μV$
$20. dB （ μ一）＝ 20. 日志（ \frac{X}{1 μ一} ）$ → $X ＝ 10^{\frac{20.}{20.}} μ一＝ 10 μ一$
$20. dB （一个）＝ 20. 日志（ \frac{X}{1 一个} ）$ → $X ＝ 10^{\frac{20.}{20.}} 一个＝ 10 一个$
$One hundred. dB （ μV / m ）＝ 20. 日志（ \frac{X}{1 μV / m} ）$ → $X ＝ 10^{\frac{One hundred.}{20.}} μV / m ＝ 10^{5} μV / m$
$One hundred. dB （ μW ）＝ 10 日志（ \frac{X}{1 μW} ）$ → $X ＝ 10^{\frac{One hundred.}{10}} μW ＝ 10^{10} μW$

使用分贝

为什么要用分贝表示信号振幅呢?毕竟，当振幅和它的单位被提供时，关于一个量是功率还是电压是没有任何歧义的。在dB中工作的真正力量是计算比率。

之前，我们提到了比较10瓦的接收器和5瓦的接收器。在式(2)中，我们表明接收机比规格高出3db。在这种情况下，如果幂的单位是dB(W)，

$10 W ＝ 10 日志（ \frac{10 W}{1 W} ）＝ 10 dB （ W ）$ (15）

$5 W ＝ 10 日志（ \frac{5 W}{1 W} ）＝ 7 dB （ W ）$ ．（16）

我们可以把比值计算为，

$10 dB （ W ） - 7 dB （ W ）＝ 3. dB$ ．(17)

我们可以简单地减去以dB(·)表示的振幅，而不是除以振幅来确定比值。同样，只要阻抗是恒定的，无论我们使用的是功率、电压还是电流单位都无关紧要。

例1-2:以dB为单位指定比率

指定以下比率(以dB为单位):

46 dB(μV / m)：40 dB(μV / m)	→	46db (μV/m) ~ 40db (μV/m) = 6db
50 dB (mV)：40 dB (mV)	→	50分贝(mV) - 40分贝(mV) = 10分贝
52分贝(马)：40 dB(马)	→	52分贝(毫安)- 40分贝(毫安)= 12分贝
54 dB(μA / m)：40 dB(μA / m)	→	54 dB(μA/m) ~ 40 dB(μA/m) = 14 dB
3 dB(μW)：0分贝(μW)	→	3 dB(μW)—0 dB(μW) = 3 dB
7 dB(兆瓦)：0分贝(兆瓦)	→	7db (mW) - 0db (mW) = 7db

dBm

用分贝表示的最常用单位之一是dB(mW)或dB相对于1毫瓦。这几乎总是以缩写形式写，dBm(即没有“W”，也没有括号)。许多示波器和频谱分析仪可选择以dBm显示电压振幅。由于dBm是一个功率单位，我们必须知道测量的阻抗，以便将dBm转换为伏特。例如，在50-Ω频谱分析仪上表示为0 dBm的电压为:

$\begin{array}{l} 0 dBm ＝ 10 日志（ \frac{X}{1 兆瓦} ） \Rightarrow X ＝ 1 兆瓦 \\ X ＝ \frac{{| V |}^{2}}{50 欧姆} \\ V ＝ \sqrt{（ 1 兆瓦）（ 50 欧姆）} ＝ 0.2236 伏 \end{array}$ ．（18)

例1-3:以dBm为单位指定电压

假设用50-Ω示波器测量，指定以下电压，单位为dBm:

1 μv→ $\frac{{（ 1 μ V ）}^{2}}{50} ＝ 2 \times 10^{- 11} 兆瓦$ → $10 日志（ \frac{2 \times 10^{- 11}}{1} ）＝ - 107 dBm$

2 μv→ $\frac{{（ 2 μ V ）}^{2}}{50} ＝ 8 \times 10^{- 11} 兆瓦$ → $10 日志（ \frac{8 \times 10^{- 11}}{1} ）＝ - 101 dBm$

10 μv→ $\frac{{（ 10 μ V ）}^{2}}{50} ＝ 2 \times 10^{- 9} 兆瓦$ → $10 日志（ \frac{2 \times 10^{- 9}}{1} ）＝ - 87 dBm$

1 V→ $\frac{{（ 1 V ）}^{2}}{50} ＝ 20. 兆瓦$ → $10 日志（ \frac{20.}{1} ）＝ 13 dBm$

2v→ $\frac{{（ 2 V ）}^{2}}{50} ＝ 80 兆瓦$ → $10 日志（ \frac{80}{1} ）＝ 19 dBm$

10v→ $\frac{{（ 10 V ）}^{2}}{50} ＝ 2000 兆瓦$ → $10 日志（ \frac{2000}{1} ）＝ 33 dBm$

在这个例子中，我们可以看到电压加倍增加6 dB(例如13 dBm + 6 dB = 19 dBm)，电压增加10倍增加20 dB。无论使用什么电压单位，这都是正确的，这也是为什么使用分贝工作通常很方便的一个例子。