分貝基礎知識

分貝基礎知識

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　　分貝是聲壓級單位，記為d B 。是計量聲音強度相對大小的單位，分貝值表示的是聲音的量度單位。分貝值每上升 10 ，表示音量增加 10 倍用于表示聲音的大小。1 分貝大約是人剛剛能感覺到的聲音。適宜的生活環境不應超過4 5 分貝，不應低于1 5 分貝。

　　按普通人的聽覺

　　0 －2 0 分貝 很靜、幾乎感覺不到。

　　2 0 －4 0 分貝安靜、猶如輕聲絮語。

　　4 0 －6 0 分貝一般、普通室內談話

　　6 0 －7 0 分貝吵鬧、有損神經

　　7 0 －9 0 分貝很吵、神經細胞受到破壞

　　9 0 －1 0 0 分貝 吵鬧加劇、聽力受損

　　1 0 0 －1 2 0 分貝難以忍受、呆一分鐘即暫時致聾。

分貝(2)通信系統傳輸單位

在我們日常生活和工作中離不開自然計數法，但在一些自然科學和工程計算中，對物理量的描述往往采用對數計數法。從本質上講，在這些場合用對數
形式描述物理量是因為它們符合人的心理感受特性。這是因為，在一定的刺激范圍內，當物理刺激量呈指數變化時，人們的心理感受是呈線性變化的，
這就是心理學上的韋伯定律和費希鈉定律。它揭示了人的感官對寬廣范圍刺激的適應性和對微弱刺激的精細分辨，好象人的感受器官是一個對數轉換裝
置一樣。例如兩個倍頻的聲音可以感受一個八度音程，而一個十二平均律的小二度正好是八度音程的對數的十二分之一。

采用對數描述上述的物理量，一是用較小的數描述了較大的動態范圍，特別有利于作圖的情況。它也把某些非線性變化的量轉換成線性量。例如頻率從
直流到1Hz的差別可比1000Hz到1001Hz差別大得多。當然頻率的對數單位不是以dB而是以倍頻程表示。另一個好處是把某些乘除運算變成了加減運算，如計算多級電路的增益，只需求各級增益的代數和，而不必將各級的放大/衰減倍數相乘。

我們知道，零和小于零的負數是沒有對數的，只有大于零的正數才能取對數,這樣一來，原來的物理量經過對數轉換后，原來的功率、幅度、倍數等這些
非負數性質的量，它們的值域便擴展到了整個實數范圍。這并不意味著它們本身變負了，而只是說明它們與給定的基準值相比，是大于基準值還是小于
基準值，小于則用負對數表示，若大于則用正對數表示。

分貝的計算很簡單，對于振幅類物理量，如電壓、電流強度等，將測量值與基準值相比后求常用對數再乘以20；對于它們的平方項的物理量如功率，取
對數后乘以10就行了；不管是振幅類還是平方項，變成分貝后它們的量級是一致的，可以直接進行比較、計算。

在電信技術中一般都是選擇某一特定的功率為基準，取另一個信號相對于這一基準的比值的對數來表示信號功率傳輸變化情況，經常是取以10為底的常
用對數和以ｅ=2.718為底的自然對數來表示。其所取的相應單位分別為貝爾（B）和奈培（Np）。貝爾（B）和奈培（Np）都是沒有量綱的對數計量單位。分貝（dB）的英文為decibel，它的詞冠來源于拉丁文decimus，意思是十分之一，decibel就是十分之一貝爾。分貝一詞于1924年首先被應用到電話工程中。

在1926年國際長途電話咨詢委員會召開的第一次全體會議上，討論并通過了使用傳輸單位的建議，貝爾和奈培正式在通信領域中普遍使用。分貝的代號
也有過多種形式：DB、Db、db、dB。1968年國際電報電話咨詢委員會（CCITT）第四次全會，考慮到在通信領域里同時使用兩種傳輸單位非常不方便，而當時無線電領域中卻只使用著一種傳輸單位dB，因此全會一致通過了第B4號建議，規定在國際上只使用分貝一種傳輸單位，并統一書寫為dB。

我國在1980年以前，無線電領域多使用dB，載波電話、電報等多使用Np，依稀記得在1980年原郵電部郵科字第929號通知規定：全國電信部門統一使用
分貝（dB）為電信傳輸單位。

我們知道，測量海拔高低的基準點是位于青島的黃海水準點，測量溫度高低的基準點是純水在一個大氣壓時的結冰點，測量電信號（功率、電壓、電流）的基準點就是本文前面提到的人為選擇的特定基準，這個基準我們暫且把它叫做“零電平”。這個特定的功率基準就是取一毫瓦（mW）功率作為基準值，這里要特別強調的是：這一毫瓦基準值是在600歐姆（Ω）的純電阻上耗散一毫瓦功率，此時電阻上的電壓有效值為0.775伏(V)，所流過的電流為1.291毫安（mA）。取作基準值的1mW，0.707V，1.291mA分別稱為零電平功率，零電平電壓和零電平電流。（我們國家不采用電流電平測量基準）

一、功率電平

利用功率關系所確定的電平可以稱為功率電平（需要計量的功率值和功率為一毫瓦的零電平功率比較），用數學表達式描述就是：

Ｐm=10 lg(Ｐ/1)dBm

其中：Ｐm代表功率電平。Ｐ代表需要計量的絕對功率值，單位為毫瓦，零電平功率為一毫瓦。dBm表示以一毫瓦為基準的功率電平的分貝值。

不同的絕對功率值所對應的以一毫瓦為基準的功率電平值如下：

????????? 絕對功率用dBm表示

絕對功率?? dBm??? 絕對功率?? dBm??? 絕對功率??? 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????? -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???????
20μW?????? -17????? 400mW???? 26???????
40μW?????? -14????? 500mW???? 27???????
50μW?????? -13????? 800mW???? 29???????
80μW?????? -11????????????
100μW????? -10????????????
1000μW????? 0???????

二、電壓電平

利用電壓關系所確定的電平稱為絕對電壓電平，簡稱電壓電平，用公式表示：

Ｐv=20Lg(Ｕ/0.775) (dB)

上式中Ｐv代表電壓電平值。Ｕ代表需要計量的絕對電壓值，單位為伏（V）。零電平電壓為0.775伏。

這里需要特別注意的一點是：根據上面“電壓電平”的定義，其零電平電壓必須是0.775V有效值，不能隨意用其它電壓值作為基準來定義“電壓電平”，否則容易引起混亂。

三、功率電平和電壓電平的關系

功率電平和電壓電平之間有著非常密切的關系，從實質上講，它們是一致的。但現在世界上不同國家使用的習慣卻是不一樣的，比如，英國（包括英聯邦國家）等主要使用功率電平，而有的國家，象法國、俄羅斯等國家卻主要使用電壓電平。這樣一來，那些專門生產測量儀器的廠家（比如惠普、馬可尼、摩托羅拉、西門子等）就要按照不同國家用戶的需要來供貨，既可以提供以功率電平定標的儀器，也可以提供以電壓電平定標的儀器。在我們國家，這兩種定標讀數的測量儀器都在使用。造成這種混亂現象，一是因為我們國家在計量領域沒有嚴格立法，二是因為各自為政地引進國外的測量儀器。記得上個世紀50年代全面向蘇聯老大哥學習，設備的引進和國產的儀器基本上都是以電平電壓定標的，這種現象延遲到70年代末。80年代前后，我們國家在“鄧大人”領導下開始改革開放，但由于百廢待興，上層建筑領域的立法建設嚴重滯后于經濟基礎領域的經濟發展，這就導致了通信行業引進測量儀器的混亂現象（后面這幾句話是個人發牢騷）。

功率電平和電壓電平之間可用下面公式來換算：

Ｐm=Ｐv＋10Lg（600/Ｚ）(dBm)? ,? 式中的Ｐv=20Lg（Ｕ/0.775）(dB)

功率電平Ｐm的計量單位是（dBm），電壓電平Ｐv的計量單位是（dB）

當阻抗Ｚ=600Ω時，10Lg（600/Ｚ）=0 ，此時Ｐm=Ｐv ，即功率電平與電壓電平相等。當Ｚ≠600Ω時，即使是同一功率，用功率電平表來測，讀數是Ｐm ，用電壓電平表來測卻是Ｐv，兩者讀數是不相等的?？聪卤砀庇^一些。

功率??????????? 1mW??????? 1mw??????? 1mW??????? 1mW
阻抗??????????? 600Ω　　　300Ω?????? 75Ω?????? 50Ω
電壓??????????? 0.775V??? 0.548V????? 0.274V??? 0.224V
功率電平讀數　?? 0dBm?????? 0dBm??????? 0dBm????? 0dBm
電壓電平讀數???? 0dB?????? -3dB??????? -6dB???? -10.79dB

我們國內現在使用的測量儀器中,有以一毫功率為0電平刻度的功率電平表,也有以電壓0.775V為0電平刻度的電壓電平表,我們在使用這些測量儀器時,要留心這一點,否則,出現了測量差錯,還要埋怨被測機器性能不好。

對于同樣是以0.775V為0dB來刻度的電壓電平表，在測量時（比如，測量天線的靈敏度、天線的增益、接收機的靈敏度）還要注意儀器的測量端子與被測設備、電路端口的阻抗匹配，否則會產生反射損耗，引起測量誤差。這些測量儀器的面板上或檔位上常常標有600Ω、300Ω、150Ω、75Ω、50Ω的不同阻抗，這是提供在阻抗匹配的條件下作終端測量時用的，其儀表面板的讀數都是電壓電平。

在有線通信系統和設備常常采用600歐的輸入/輸出端口，無線通信系統和設備的平衡輸入/輸出端口常常采用300歐的阻抗，電視、圖像、視頻系統的輸入/輸出端口常常采用75歐的阻抗，無線通信系統和設備的射頻不平衡輸入/輸出端口往往采用50歐的標準阻抗。

dBm----mV/μV換算表

dBm??? 信號電壓???? dBm????? 信號電壓?? dBm???? 信號電壓???? dBm?? 信號電壓???? dBm? 信號電壓
?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???? 22.4????? -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?? 0.562
-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????? 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?????? 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

dB: deciBel分貝。用以表達兩個電壓、功率或聲音的相對水準。
dBm: 分貝的一個變種，0dB = 1mW into 600 Ohms
dBv: 分貝的一個變種，0dB = 0.775 volts.?
dBV: 分貝的一個變種，0dB = 1 volt.?
dB/Octave: 分貝/八度。濾波器斜率的表達方式，每個八度的分貝數越大說明斜線更陡直