分贝的计算(dB) 4

分享 收藏 已有 3400 次阅读  2009-08-17 00:28
在马路边,常可看到一些监测器上实时显示一些变化的数字,后面的单位是dB,这就是平常所说的分贝,声音越大监测器显示的分贝数越高。不过阿甫最近发现无线路由器内置了2dB的天线,对于这个“2分贝”的天线,阿甫不太理解,以为是天线工作时会发出微弱的声音,遂向百通请教。
  在一些领域,如果数值的变化范围比较大,就很难用曲线图来表示,例如在一个试验中,电流的变化数值0~1安培,而电压的变化数值0~10000伏特,较大的数字不但不好记忆,而且几百伏特的变化都不是容易观察到的,如果用dB对电压值进行压缩,那10000伏特就可以用40dB来表示 “40dB=10lg(10000/1)”,电压将在40个单位内变化,这样就比较容易用曲线图来表示。
  实际上,dB在工程方面的使用极广,放大倍数、衰减率、传输系数等都可以用它来描述,用来表示一种级数,例如噪音的单位是dBA(由于使用比较广,通常简化为dB,称为分贝),功率用dBm表示,天线增益用dBi表示。
  功率除了用mW(毫瓦)和W(瓦特)来表示之外,在一些领域还用dBm来表示,计算公式为“10lgP(功率值/1mW)”。一个无线路由器,如果发射功率P为1mW,折算为dBm后为0dBm,而5mW为7dBm、20mW为13dBm、50mW为17dBm、100mW为20dBm。
  从mW和dBm的对应关系可以看出,mW值从50增加一倍到100,dBm值增加3(17-20),mW值从5增加四倍到20,dBm值增加6(7-13),就是说,每当dB值增加3个单位,对应的实际功率增加一倍。
  天线的增益也用dB级别来表示,dBi的参考基准为全向性天线。一般的家用无线路由器都内置了全方向性天线,增益值为2dBi~3dBi,一些厂商提供的外接高增益天线可达5dBi~10dBi,拿2dBi和5dBi的天线来比较,在增加了3个dBi单位后,信号强度实际增加了一倍。
  为了防止无线设备造成过强的辐射,中国国家标准和美国联邦通信委员会(FCC)都规定Wi-Fi无线产品的输出功率必须小于100mW(20dBm),无线路由器一般是50mW,无线网卡是20mW,为了增强信号,只能通过安装增益天线来实现。
  从上面可以知道,dBm是个绝对单位,它是设备的实际功率值跟1mW比较后log运算的结果,由于发射功率和天线增益采用相同的dB单位,所以可以进行简单的算术运算。以一个发射功率为20mW(13dBm)的无线网卡为例,安装一个2dBi的天线,那么它的有效发射功率为15dBm(13+2),刚好相当于一个30mW的无线网卡的信号发射能力;一个发射功率为50mW(17dBm)的无线路由器,安装一个3dBi的天线,其有效发射功率为 20dBm,折合100mW,若安装一个9dBi的天线,有效发射功率可高达26dBm,折合400mW。
  我们选购无线路由器或无线网卡时,一定要关心发射功率和天线增益这两个参数,它们的和值决定了无线设备的信号发射能力,单纯一个参数并不能完全反映无线设备的性能,如果你能熟悉dB级数的意义,那么很快就可以计算出一个无线产品的有效发射功率,从而找出具备较强信号发射、接收能力的产品,这有助于实际的选购。

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