發布時間：2014-07-17所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：當今世界已步入信息時代，信息已成為經濟發展的戰略資源和獨特的生產要素。以遠程通信網絡、計算機、視像等多媒體終端相結合建立起來的現代信息傳輸系統和完備的信息服務體系，已成為一個國家或地區經濟發達程度的重要標志。隨著全球化經濟及技術的發
摘 要：當今世界已步入信息時代，信息已成為經濟發展的戰略資源和獨特的生產要素。以遠程通信網絡、計算機、視像等多媒體終端相結合建立起來的現代信息傳輸系統和完備的信息服務體系，已成為一個國家或地區經濟發達程度的重要標志。隨著全球化經濟及技術的發展，通信領域與及其相關領域結合的越來越緊密，為方便信息傳輸領域及其他相關領域里信息兼容我們在數學上提出了很多方便計算的方法及表達方法，而很多情況下這些方法帶來方便的同時，也容易混淆。
關鍵詞：貝爾,分貝,電平,增益
一、關于分貝
(一)Bell——貝爾
一種數學變換，比值取對數運算。任何兩個數比值取常用對數，即可以得到貝爾值。作為一個物理單位，dB是常用來表示兩個功率比的傳輸單位。這是為紀念電話發明者貝爾而命名的。在實際應用中，貝爾值單位比較大，故常用其1/10，即分貝dB來表示。1Bell=10dB。
(二)dB——分貝
任何兩個數比值取常用對數，得到B值以后除以10，即1dB(0.1B)。使用分貝的優點，就是能夠簡化數學運算，具體體現在：可以使用一個小數字表示一個普通10進制的大數字。
(三)常用dB表示的單位及其含義
dBk：千瓦分貝，以1Kw為0dB絕對功率電平dB值。
dBm：毫瓦分貝，以1mw為0dB的絕對功率電平dB值。
dBμV：微伏分貝，以1μV為0dB的絕對電場電平dB值。
dBi：天線增益,以點源天線為0dB天線增益dB值，又稱天線絕對增益G0。
dBd：天線增益,以半波偶極子(振子)天線為0dB天線增益dB值。
dBc：相對電平值，以載波電平值為0dB的信號電平dB值。
二、關于電平
(一)電平
電平是一種反映電能量變化的物理量，它表示能量在傳輸或轉換過程中放大或縮小度量。例如，電功率、電壓、電流，相對大小的量。常以dB為單位。由此可見，電平是待測量相對于某一電學量的級差(以dB為單位)。
電平是根據電路中功率、電壓、電流的相互關系來確定的：用電壓關系確定的電平，稱為電壓電平;用電流關系確定的電平，稱為電流電平;用功率關系確定的電平，稱為功率電平。實際上，通常用電壓電平表示更為方便。另外，在電磁學領域，特別是在通信工程實際應用中，我們還會遇到場強分貝(Db(V/m))、磁場強度分貝(μA/m)、功率密度分貝(dB(W/m2))、天線增益(dBi/dBd)等。這些單位，其實都是上面提及之“電能量”在轉化各個環節之不同于電功率、電壓、電流的具體形式，故在工程應用中可以認為是電平概念的延伸。其各個單位之間相互轉換關系見下文所述。
(二)絕對電平
在現代通信工程領域內，為了對通信線路或通信鏈路中的電學量進行同一量化，通常規定使用統一的0dB參考值。這種情況下得到的電平值是絕對電平。通常使用的絕對電平有以下幾種。
1.低頻電路
在低頻電路中，規定以600Ω負載上功率P0=1mW為0dB。這時對應的U0=0.775V,I0=1.29mA。規定600Ω的原因是，我國通信線路采用的是特性阻抗為600Ω的架空明線，通信終端設備及測量儀表的輸入、輸出阻抗也按600Ω設計。國際上多數國家也是這種規定，但有的國家(如美國)則規定500Ω負載上6mW為0dB。
(三)相對電平
如果，電平值反映的是兩個電學量之間的相對關系，則可稱其為相對電平。例如，某放大器輸入功率為10mW、輸出功率為1W，那么此放大器功率增益為20dB。
2.射頻電路
電信網絡以及射頻領域，尤其是無線通信領域里，經常會遇到dBm/ dBμV/dBi/dBd/dB等與有關的單位，但是在此領域內多采用50Ω系統。
dBm用于表達功率的絕對值，計算公式為：p(dB)=10lg(p/p0) ,其中p0=1mW。
例：如果發射功率p0=10W，則按dbm單位進行換算后的值應為：p(dB)=10lg(10W/1mW)=40dBm。
dBμV用于表達電平的絕對值，計算公式為：U(dB)=20lg(U/U0),其中U0=1Μv。
例：如果某點測試電壓為U=20μV，則按dBμV單位進行換算后的值應為：U(dB)=20lg(20μV/1μV)=26dBμV。
dBi/dBd用于表達天線增益值。兩者都是一個相對值，只是其參考的基準不一樣。dBi的參考基準為全方向性天線，dBd的參考基準為偶極子。因此，兩者的值略有不同，同一增益用dBi表示要比用dBd表示大2.15。相互關系表示為：dBi=dBd+2.15dB。
dBc也是一個表征相對功率的單位，其計算方法與dB的計算方法完全一樣。一般來說，dBc是相對于載波功率而言的，在許多情況下用來度量與載波功率的相對值，如度量干擾(同頻干擾、互調干擾、交調干擾和帶外干擾)、耦合、雜散等相對量值，在采用dBc的地方，原則上可以使用dB替代。
通常情況下，電平均指絕對電平。如：常用的dBm、dBu、dBv、dBr、dBFS的等都是絕對電平。
(1)絕對電平=20lg(V2/V0)dBm。V2為某測量點電壓、V0某基準值電壓。
(2)相對電平是指某一測量點與某基準值的比較(如功率、電壓、電流等)。
(四)常用電平之間的轉換關系
功率與電平的換算(dbm與dbμV的換算)：
在很多情況下，只有一臺場強計，它的量值單位通常是dBμV，但在一些高頻功率放大器中往往只給出輸出信號的功率值。為此，要將功率值換算成電平值，對于50歐阻抗的信號源來說，當其輸出功率為1mW(0dBm)時，其端電壓輸出應為U=50P-E2×1 000 000=223 606.797 8μV,用分貝表示是：20lg223 606.797 8=107dbμV。
例如1 50Ω的高頻功率放大器其輸出功率為50dBm，輸出電平：107+50=157dBμV。
例如2：某50Ω接收設備其最小接收功率為-90dBm，最小接收電平：107-90=17dBμV。
在有線電視技術中常常遇到幾個信號參數的量值，這幾個量值是對數單位——分貝(dB)。用分貝表示是為了便于表達、敘述和運算(變乘除為加減)。
使用“dB”有兩個好處：其一，讀寫、計算方便;其二，能如實地反映人對聲音的感覺。實踐證明，聲音的分貝數增加或減少一倍，人耳聽覺響度也提高或降低一倍。
級和分貝的類別通常要在前面用詞冠來加以說明，如：電平、磁平、聲壓級、響度級等。對數的底以及所用的比例常數，則由單位，如：分貝、奈培等來說明。
奈培是級的單位，其對數為自然對數，底為e。量值為(電壓、電流)或功率的平方根，符號是Np。奈培常在電信技術中使用。廣播、電視系統只在測量音頻電纜時使用。
分貝是貝爾的十分之一，稱“分”貝爾，簡稱為分貝，符號是dB。
奈培與分貝的關系是：1Np=8.686dB。
三、電平(分貝)應用
電平在電學、聲學、磁學中均有廣泛的使用，尤其在現代廣播、電影、電視、音響系統中更是離不開它。 在電學計量中，分貝(dB)是一種“電平”單位。 在聲學計量中，分貝(dB)是一種“級”的單位。如：聲壓級、聲強級等。 在磁學計量中，分貝(dB)是一種“磁平”的單位;磁平是指記錄在磁帶上的剩余磁通量。
用單位磁跡寬度的短路帶磁通量為基準。常用單位是：(n wb/m)有效值。我國廣播標準參照CCIR標準：在帶速為38.1cm/s及19.05cm/s時，以1KHz信號為參考頻率，其單聲道的“參考磁平”為320n.wb/m;立體聲雙聲道時“參考磁平”為510n wb/m。
關于“工作磁平”我國廣播標準中對工作磁平的規定是：在錄音時采用“工作磁平”，比“參考磁平”低6dB(即單聲道時，工作磁平為160n wb/m;立體聲雙聲道時、工作磁平為255n wb/m)。最大記錄磁平為12dBu;飽和磁平為14dBu。
四、常用的電平單位
dBm：以0.775Vrms(阻抗為600Ω)為參考電壓的電平單位;
dBu：以0.775Vrms(阻抗不限)為參考電壓時的電平單位;
dBv：以1.0Vrms(阻抗不限)為參考電壓時的電平單位;
dBr：相對參考電平單位，測量電聲系統的幅頻特性時，常被選用;
dBfs：數字音頻信號電平單位，亦寫做dBf。
參考文獻：
[1]胡樹豪.實用射頻技術[M].北京：電子工業出版社，2004.
[2]汪祥興.射頻電纜設計手冊[M].上海：上海23所，1996.
SCISSCIAHCI
