對(duì)于剛?cè)胄械男率止こ處焷?lái)說(shuō)，無(wú)線射頻領(lǐng)域的使用的術(shù)語(yǔ)非常特別。他們經(jīng)常追問(wèn)的典型問(wèn)題是：無(wú)線射頻信號(hào)功率的單位為什么要用dB ,dBm？  物理學(xué)里功率的單位難道不應(yīng)該用瓦特W？0 dBm 時(shí)怎么還有功率？  此時(shí)應(yīng)該是0 即無(wú)任何功率吧。  怎么還出現(xiàn)負(fù)數(shù)功率-130dBm的情況 ？-130dBm 這個(gè)功率究竟是多少呀？怎么又冒出來(lái)dBW？你們經(jīng)常說(shuō)3dB功率就差了一倍究竟是為什么？

如果您也是像上面這位新晉小白工程師一樣，對(duì)這些dB dBm等單位也充滿(mǎn)好奇，那就和我們一起開(kāi)啟本期文章揭曉這些問(wèn)題的答案。

首先來(lái)看GPS無(wú)線射頻信號(hào)常用的-130dBm轉(zhuǎn)化為瓦特W為單位實(shí)際功率值。

0.0000000000000001W=1.0E-16W

注意別數(shù)錯(cuò)了小數(shù)點(diǎn)后有15個(gè)零，這里可以看出來(lái)使用dBm溝通交流的簡(jiǎn)潔和便利，另外還可以很明顯的注意到這GPS那確實(shí)是非常弱的信號(hào)。

分貝dB這個(gè)單位英文“decibel”， 以美國(guó)發(fā)明家Alexander Graham Bell名字命名， 他就是擁有世界上第一臺(tái)電話機(jī)專(zhuān)利權(quán)的貝爾， 創(chuàng)辦了享譽(yù)全球的貝爾實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)還是一位聲學(xué)專(zhuān)家。 

Deci 就是十分之一的意思，分貝是用來(lái)衡量?jī)蓚€(gè)相同單位物理量的相對(duì)關(guān)系，最早用來(lái)描述聲音大?。晧海?，在聲學(xué)，音頻行業(yè)天天和dB打交道。人耳可聽(tīng)見(jiàn)的聲壓振幅范圍很大2E-5 Pa~ 20Pa ， 如果用線性的數(shù)字描述，小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字會(huì)比較多，且人耳對(duì)聲音可洞察的響度差別是指數(shù)比例的。  所以我們常見(jiàn)的聲音強(qiáng)度直接用0~120dB來(lái)表征就特別方便易懂。   

dB是一個(gè)相對(duì)值，表述兩個(gè)相同單位的數(shù)值比值，所以算出來(lái)的結(jié)果本身是不帶單位，無(wú)量綱單位，描述的是這兩個(gè)數(shù)比率差距。即下公式：P2 /P1取10為底的對(duì)數(shù)后乘10

為了方便理解我們舉例子來(lái)說(shuō)明

例子1 ：  P1= 10,  P2= 1000   帶入公式即可算出P2比P1 大 20 dB    

例子2：   P1= 10,   P2= 20    即可計(jì)算出P2比P1 約大3 dB,  這也就說(shuō)常見(jiàn)的3dB可就差距一倍。所以這里要注意使用dB時(shí)，這些數(shù)字看起來(lái)并沒(méi)有發(fā)生巨大的變化，但實(shí)際上，分貝是呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)

例子3 ：  P1=10 , P2= 1  計(jì)算可得 -10 dB。  這里就可以看出dB可以為負(fù)值，表征的就是P2比P1小

dBm就不再是一個(gè)相對(duì)值了，而是描述絕對(duì)功率值。

dBm是以1mW 毫瓦為參考Reference值

dBW是以1W 瓦為參考Reference值

例子4：0 dBm= 10lg(1mW/1mW)    即 0dBm 時(shí)功率為1毫瓦mW 

例子5：0 dBW= 10lg(1W/1W)= 10lg(1000mW/1mW)=30dBm    即1W 和1mW差別是1000，反映到分貝單位上差別是30dB   

思博倫作為GNSS技術(shù)測(cè)試領(lǐng)域的全球翹楚，自1985年以來(lái)，思博倫就一直在全球?qū)Ш?/span>衛(wèi)星系統(tǒng)的演講中扮演著重要角色。為了滿(mǎn)足行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域的需求，思博倫的產(chǎn)品和解決方案一直在幫助制造商、集成商和開(kāi)發(fā)商充分發(fā)揮其系統(tǒng)的潛能。

思博倫GSS7000衛(wèi)星導(dǎo)航模擬器以業(yè)內(nèi)極高的技術(shù)領(lǐng)先實(shí)現(xiàn)單表無(wú)需借助外部衰減器輸出功率范圍-65dBm ~ -170dBm，使用正確、精確、準(zhǔn)確的模型實(shí)時(shí)生成各星座信號(hào)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)，完成符合各ICD協(xié)議。 高性能，可重復(fù)性和可控性以評(píng)估被測(cè)設(shè)備，滿(mǎn)足PNT全產(chǎn)業(yè)鏈各種層次需求的測(cè)試驗(yàn)證。

為什么在無(wú)線通信射頻領(lǐng)域要使用dB dBm單位  ？

作為射頻工程來(lái)說(shuō)會(huì)涉及很多專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的術(shù)語(yǔ)，dB這個(gè)概念根深蒂固，在工作的項(xiàng)目上無(wú)處不見(jiàn)。

首先使用dBm能夠以簡(jiǎn)短的形式表達(dá)很大或很小的數(shù)值功率，使其成為無(wú)線電、微波和光纖通信等領(lǐng)域首選的計(jì)量單位。

其次無(wú)線通信領(lǐng)域包括蜂窩移動(dòng)4G,5G, 路由器AP, WiFi，藍(lán)牙，無(wú)線電等等發(fā)射無(wú)線射頻信號(hào)功率都比較低1mW~1W,且還受到監(jiān)管機(jī)構(gòu)的限制，而移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備多是基于電池，就這迫切需要節(jié)能省電。

無(wú)線射頻RF信號(hào)在無(wú)遮擋自由空間中傳播后信號(hào)數(shù)值功率變得非常小而無(wú)法處理，可以用The Friis transmission equations 傳輸公式來(lái)計(jì)算。無(wú)線射頻信號(hào)隨著距離的增加衰減非常大，信號(hào)衰減呈現(xiàn)非線性，按指數(shù)函數(shù)下降，分貝正好表示這種關(guān)系。

無(wú)線射頻RF系統(tǒng)的所有階段（插損，濾波器，LNA）等增益和損耗都是以dB加減來(lái)表示會(huì)非常方便計(jì)算。dB大于1 就說(shuō)明是有增益，信號(hào)被放大。反之dB小于1說(shuō)明信號(hào)被衰減。

最后來(lái)看看生活中常見(jiàn)的無(wú)線射頻信號(hào)功率范圍

通常，蜂窩移動(dòng)通信在手機(jī)接收端的信號(hào)強(qiáng)度常用用RSRP (Reference Signal Received Power)表示，范圍是-50dBm ~ -120dBm



家用WiFi的信號(hào)功率范圍一般是 -30 dBm ~ -80 dBm


注：部分圖片來(lái)源互聯(lián)網(wǎng)