dBm, dBi, dBd, dB, dBc 详解

本文详细解释了无线通信中常见的功率和增益单位,包括dBm、dBi、dBd、dB及dBc的定义与计算方法,并通过实例帮助理解各dB单位之间的转换。

搞无线和通信经常要碰到的dBm, dBi, dBd, dB, dBc
 
1、dBm
dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lgP(功率值/1mw)。
          [例1] 如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。 
          [例2] 对于40W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为: 
                   10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。


2、dBi 和dBd
dBi和dBd是考征增益的值(功率增益),两者都是一个相对值, 但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线,dBd的参考基准为偶极子,所以两者略有不同。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。 
          [例3] 对于一面增益为16dBd的天线,其增益折算成单位为dBi时,则为18.15dBi(一般忽略小数位,为18dBi)。 
          [例4] 0dBd=2.15dBi。 
          [例5] GSM900天线增益可以为13dBd(15dBi),GSM1800天线增益可以为15dBd(17dBi)。

3、dB
dB是一个表征相对值的值,当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时,按下面计算公式:10lg(甲功率/乙功率) 
          [例6] 甲功率比乙功率大一倍,那么10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。也就是说,甲的功率比乙的功率大3 dB。 
          [例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。 
          [例8] 如果甲的功率为46dBm,乙的功率为40dBm,则可以说,甲比乙大6 dB。 
          [例9] 如果甲天线为12dBd,乙天线为14dBd,可以说甲比乙小2 dB。

4、dBc
有时也会看到dBc,它也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。一般来说,dBc 是相对于载波(Carrier)功率而言,在许多情况下,用来度量与载波功率的相对值,如用来度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等)以及耦合、杂散等的相对量值。 在采用dBc的地方,原则上也可以使用dB替代。

经验算法:
有个简便公式:        0dbm=0.001w                       (左边加10=右边乘10
所以                    0+10DBM=0.001*10W                 即10DBM=0.01W
故得                         20DBM=0.1W 
                                 30DBM=1W 
                                 40DBM=10W

还有   左边加3=右边乘2
                        如40+3DBM=10*2W,即43DBM=20W,这些是经验公式,蛮好用的。
所以-50DBM=0DBM-10-10-10-10-10=1mw/10/10/10/10/10=0.00001mw。 

### dBmdBidB 的区别及应用场景 #### 1. dBm 的定义与用途 dBm 是一个表示功率绝对值的单位,其计算公式为: \[ \text{dBm} = 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{\text{功率值 (W)}}{1\text{mW}}\right) \] 例如,对于 1mW 的功率,折算为 dBm 后为 0dBm[^1]。而对于 40W 的功率,则可以计算为: \[ 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{40\text{W}}{1\text{mW}}\right) = 10 \cdot \log_{10}(40000) = 46\text{dBm} \]。 dBm 主要用于无线电工程中,用来描述设备的发射功率或接收信号强度。它是一个绝对单位,直接反映了功率的实际大小。 #### 2. dBi 的定义与用途 dBi 是一个衡量增益的相对值,用于描述天线相对于全向性天线的增益。计算公式为: \[ \text{dBi} = 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{\text{实际功率}}{\text{全向性天线功率}}\right) \] 例如,如果一面天线的增益为 16dBd,则其等效的 dBi 值为 \( 16 + 2.15 = 18.15\text{dBi} \)。通常情况下,dBi 被广泛应用于无线通信领域,用于评估天线的方向性和效率。 #### 3. dB 的定义与用途 dB 是一个表征相对值的单位,用于描述两个功率之间的比值。其计算公式为: \[ \text{dB} = 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{\text{甲功率}}{\text{乙功率}}\right) \] 例如,如果甲功率是乙功率的两倍,则其差值为: \[ 10 \cdot \log_{10}(2) = 3\text{dB} \][^1]。 dB 在无线通信和音频处理等领域中非常常见,用于比较不同信号或噪声的强度。 #### 应用场景对比 - **dBm**:主要用于描述绝对功率值,例如发射机的输出功率或接收机的输入信号强度。它是无线电工程师日常工作中最常用的单位之一。 - **dBi**:主要用于描述天线的增益特性,尤其是在设计和优化无线通信系统时,需要选择合适的天线以提高覆盖范围和信号质量。 - **dB**:用于描述相对功率变化,适用于各种场合,例如评估信号衰减、放大器增益、噪声水平等。 ```python # 示例代码:计算 dBmdB def calculate_dbm(power_watt): return 10 * np.log10(power_watt / 0.001) def calculate_db(ratio): return 10 * np.log10(ratio) # 示例计算 power_in_watts = 40 # 输入功率为 40W dbm_value = calculate_dbm(power_in_watts) ratio = 2 # 功率比为 2 db_value = calculate_db(ratio) print(f"40W 的功率对应的 dBm 值为: {dbm_value:.2f} dBm") print(f"功率比为 2 对应的 dB 值为: {db_value:.2f} dB") ```
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