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摘 要： 摘 要：當(dāng)今世界已步入信息時(shí)代，信息已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略資源和獨(dú)特的生產(chǎn)要素。以遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、視像等多媒體終端相結(jié)合建立起來(lái)的現(xiàn)代信息傳輸系統(tǒng)和完備的信息服務(wù)體系，已成為一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。隨著全球化經(jīng)濟(jì)及技術(shù)的發(fā)
摘 要：當(dāng)今世界已步入信息時(shí)代，信息已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的倡議資源和獨(dú)特的生產(chǎn)要素。以遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、視像等多媒體終端相結(jié)合建立起來(lái)的現(xiàn)代信息傳輸系統(tǒng)和完備的信息服務(wù)體系，已成為一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。隨著全球化經(jīng)濟(jì)及技術(shù)的發(fā)展，通信領(lǐng)域與及其相關(guān)領(lǐng)域結(jié)合的越來(lái)越緊密，為方便信息傳輸領(lǐng)域及其他相關(guān)領(lǐng)域里信息兼容我們?cè)?a href='http://www.bigeer.cn/qikan/shuxue1/' target='_blank'>數(shù)學(xué)上提出了很多方便計(jì)算的方法及表達(dá)方法，而很多情況下這些方法帶來(lái)方便的同時(shí)，也容易混淆。
關(guān)鍵詞：貝爾,分貝,電平,增益
一、關(guān)于分貝
(一)Bell——貝爾
一種數(shù)學(xué)變換，比值取對(duì)數(shù)運(yùn)算。任何兩個(gè)數(shù)比值取常用對(duì)數(shù)，即可以得到貝爾值。作為一個(gè)物理單位，dB是常用來(lái)表示兩個(gè)功率比的傳輸單位。這是為紀(jì)念電話發(fā)明者貝爾而命名的。在實(shí)際應(yīng)用中，貝爾值單位比較大，故常用其1/10，即分貝dB來(lái)表示。1Bell=10dB。
(二)dB——分貝
任何兩個(gè)數(shù)比值取常用對(duì)數(shù)，得到B值以后除以10，即1dB(0.1B)。使用分貝的優(yōu)點(diǎn)，就是能夠簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)運(yùn)算，具體體現(xiàn)在：可以使用一個(gè)小數(shù)字表示一個(gè)普通10進(jìn)制的大數(shù)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(duì)功率電平dB值。
dBm：毫瓦分貝，以1mw為0dB的絕對(duì)功率電平dB值。
dBμV：微伏分貝，以1μV為0dB的絕對(duì)電場(chǎng)電平dB值。
dBi：天線增益,以點(diǎn)源天線為0dB天線增益dB值，又稱天線絕對(duì)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(duì)電平值，以載波電平值為0dB的信號(hào)電平dB值。
二、關(guān)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(zhuǎn)換過(guò)程中放大或縮小度量。例如，電功率、電壓、電流，相對(duì)大小的量。常以dB為單位。由此可見(jiàn)，電平是待測(cè)量相對(duì)于某一電學(xué)量的級(jí)差(以dB為單位)。
電平是根據(jù)電路中功率、電壓、電流的相互關(guān)系來(lái)確定的：用電壓關(guān)系確定的電平，稱為電壓電平;用電流關(guān)系確定的電平，稱為電流電平;用功率關(guān)系確定的電平，稱為功率電平。實(shí)際上，通常用電壓電平表示更為方便。另外，在電磁學(xué)領(lǐng)域，特別是在通信工程實(shí)際應(yīng)用中，我們還會(huì)遇到場(chǎng)強(qiáng)分貝(Db(V/m))、磁場(chǎng)強(qiáng)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(shí)都是上面提及之“電能量”在轉(zhuǎn)化各個(gè)環(huán)節(jié)之不同于電功率、電壓、電流的具體形式，故在工程應(yīng)用中可以認(rèn)為是電平概念的延伸。其各個(gè)單位之間相互轉(zhuǎn)換關(guān)系見(jiàn)下文所述。
(二)絕對(duì)電平
在現(xiàn)代通信工程領(lǐng)域內(nèi)，為了對(duì)通信線路或通信鏈路中的電學(xué)量進(jìn)行同一量化，通常規(guī)定使用統(tǒng)一的0dB參考值。這種情況下得到的電平值是絕對(duì)電平。通常使用的絕對(duì)電平有以下幾種。
1.低頻電路
在低頻電路中，規(guī)定以600Ω負(fù)載上功率P0=1mW為0dB。這時(shí)對(duì)應(yīng)的U0=0.775V,I0=1.29mA。規(guī)定600Ω的原因是，我國(guó)通信線路采用的是特性阻抗為600Ω的架空明線，通信終端設(shè)備及測(cè)量?jī)x表的輸入、輸出阻抗也按600Ω設(shè)計(jì)。國(guó)際上多數(shù)國(guó)家也是這種規(guī)定，但有的國(guó)家(如美國(guó))則規(guī)定500Ω負(fù)載上6mW為0dB。
(三)相對(duì)電平
如果，電平值反映的是兩個(gè)電學(xué)量之間的相對(duì)關(guān)系，則可稱其為相對(duì)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(wǎng)絡(luò)以及射頻領(lǐng)域，尤其是無(wú)線通信領(lǐng)域里，經(jīng)常會(huì)遇到dBm/ dBμV/dBi/dBd/dB等與有關(guān)的單位，但是在此領(lǐng)域內(nèi)多采用50Ω系統(tǒng)。
dBm用于表達(dá)功率的絕對(duì)值，計(jì)算公式為：p(dB)=10lg(p/p0) ,其中p0=1mW。
例：如果發(fā)射功率p0=10W，則按dbm單位進(jìn)行換算后的值應(yīng)為：p(dB)=10lg(10W/1mW)=40dBm。
dBμV用于表達(dá)電平的絕對(duì)值，計(jì)算公式為：U(dB)=20lg(U/U0),其中U0=1Μv。
例：如果某點(diǎn)測(cè)試電壓為U=20μV，則按dBμV單位進(jìn)行換算后的值應(yīng)為：U(dB)=20lg(20μV/1μV)=26dBμV。
dBi/dBd用于表達(dá)天線增益值。兩者都是一個(gè)相對(duì)值，只是其參考的基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線，dBd的參考基準(zhǔn)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(guān)系表示為：dBi=dBd+2.15dB。
dBc也是一個(gè)表征相對(duì)功率的單位，其計(jì)算方法與dB的計(jì)算方法完全一樣。一般來(lái)說(shuō)，dBc是相對(duì)于載波功率而言的，在許多情況下用來(lái)度量與載波功率的相對(duì)值，如度量干擾(同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾和帶外干擾)、耦合、雜散等相對(duì)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(duì)電平。如：常用的dBm、dBu、dBv、dBr、dBFS的等都是絕對(duì)電平。
(1)絕對(duì)電平=20lg(V2/V0)dBm。V2為某測(cè)量點(diǎn)電壓、V0某基準(zhǔn)值電壓。
(2)相對(duì)電平是指某一測(cè)量點(diǎn)與某基準(zhǔn)值的比較(如功率、電壓、電流等)。
(四)常用電平之間的轉(zhuǎn)換關(guān)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(tái)場(chǎng)強(qiáng)計(jì)，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(hào)的功率值。為此，要將功率值換算成電平值，對(duì)于50歐阻抗的信號(hào)源來(lái)說(shuō)，當(dāng)其輸出功率為1mW(0dBm)時(shí)，其端電壓輸出應(yīng)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(shè)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(shù)中常常遇到幾個(gè)信號(hào)參數(shù)的量值，這幾個(gè)量值是對(duì)數(shù)單位——分貝(dB)。用分貝表示是為了便于表達(dá)、敘述和運(yùn)算(變乘除為加減)。
使用“dB”有兩個(gè)好處：其一，讀寫(xiě)、計(jì)算方便;其二，能如實(shí)地反映人對(duì)聲音的感覺(jué)。實(shí)踐證明，聲音的分貝數(shù)增加或減少一倍，人耳聽(tīng)覺(jué)響度也提高或降低一倍。
級(jí)和分貝的類別通常要在前面用詞冠來(lái)加以說(shuō)明，如：電平、磁平、聲壓級(jí)、響度級(jí)等。對(duì)數(shù)的底以及所用的比例常數(shù)，則由單位，如：分貝、奈培等來(lái)說(shuō)明。
奈培是級(jí)的單位，其對(duì)數(shù)為自然對(duì)數(shù)，底為e。量值為(電壓、電流)或功率的平方根，符號(hào)是Np。奈培常在電信技術(shù)中使用。廣播、電視系統(tǒng)只在測(cè)量音頻電纜時(shí)使用。
分貝是貝爾的十分之一，稱“分”貝爾，簡(jiǎn)稱為分貝，符號(hào)是dB。
奈培與分貝的關(guān)系是：1Np=8.686dB。
三、電平(分貝)應(yīng)用
電平在電學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)中均有廣泛的使用，尤其在現(xiàn)代廣播、電影、電視、音響系統(tǒng)中更是離不開(kāi)它。 在電學(xué)計(jì)量中，分貝(dB)是一種“電平”單位。 在聲學(xué)計(jì)量中，分貝(dB)是一種“級(jí)”的單位。如：聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)等。 在磁學(xué)計(jì)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(zhǔn)。常用單位是：(n wb/m)有效值。我國(guó)廣播標(biāo)準(zhǔn)參照CCIR標(biāo)準(zhǔn)：在帶速為38.1cm/s及19.05cm/s時(shí)，以1KHz信號(hào)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(shí)“參考磁平”為510n wb/m。
關(guān)于“工作磁平”我國(guó)廣播標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)工作磁平的規(guī)定是：在錄音時(shí)采用“工作磁平”，比“參考磁平”低6dB(即單聲道時(shí)，工作磁平為160n wb/m;立體聲雙聲道時(shí)、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(shí)的電平單位;
dBv：以1.0Vrms(阻抗不限)為參考電壓時(shí)的電平單位;
dBr：相對(duì)參考電平單位，測(cè)量電聲系統(tǒng)的幅頻特性時(shí)，常被選用;
dBfs：數(shù)字音頻信號(hào)電平單位，亦寫(xiě)做dBf。
參考文獻(xiàn)：
[1]胡樹(shù)豪.實(shí)用射頻技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.
[2]汪祥興.射頻電纜設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上海：上海23所，1996.