dB單位含義及換算

以10爲底的常用對數lg和以e=2.718爲底的自然對數ln

1、dBm

dB毫瓦,是用分貝表示功率的方式,是一個表徵功率絕對值的量,也叫功率電平。

它在分貝( decibel )的領域內代表所依據的基準是1 mW(毫瓦)的分貝。

0dBm等於0.775V跨接在600歐負載上的功率值,即1mW(毫瓦)

dBm=10log(P/0.001(W))     P爲所測功率值瓦(W)。

如:0dBm=1mW,10dBm=10mW,20dBm=100mW,30dBm=1000mW=1W,40dBm=10W

46dBm=40W,-10dBm=100uW,-20dBm=10uW,-30dBm=1uW,

 

利用功率關係所確定的電平可以稱爲功率電平Pm(需要計量的功率值和功率爲

一毫瓦的零電平功率比較)。Pm=10lg(P/1),P代表需要計量的絕對功率值,單位爲毫瓦;零電平功率爲一毫瓦。其實功率Pm就代表聲強。

利用電壓關係所確定的電平稱爲絕對電壓電平,簡稱電壓電平Pv

功率電平和電壓電平之間可用下面公式來換算:

Pm=Pv+10 lg(600/Z)(dBm)  ,  式中的電壓電平Pv=20 lg(U/0.775)(dB)

U代表需要計量的絕對電壓值,單位爲伏(V)。零電平電壓爲0.775伏。

其實電壓Pv就代表聲壓級

功率電平Pm的計量單位是(dBm),電壓電平Pv的計量單位是(dB

當阻抗Z=600Ω時,10lg(600/Z)=0 ,此時Pm=Pv ,即功率電平與電

壓電平數值上相等。當Z≠600Ω時,即使是同一功率,用功率電平表來測,讀數

是Pm ,用電壓電平表來測卻是Pv,兩者讀數是不相等的。

功率              1mW        1mW       1mW      1mW

阻抗Z            600Ω    300Ω       75Ω      50Ω

電壓U            0.775V      0.548V      0.274V   0.224V

功率電平讀數Pm  0dBm      0dBm      0dBm     0dBm

電壓電平讀數Pv   0dB        -3dB        -6dB      -10.79dB

在有線通信系統和設備常常採用600歐的輸入/輸出端口,無線通信系統和設備

的平衡輸入/輸出端口常常採用300歐的阻抗,電視、圖像、視頻系統的輸入

/輸出端口常常採用75歐的阻抗,無線通信系統和設備的射頻不平衡輸入/輸

出端口往往採用50歐的標準阻抗。

我們國內現在使用的測量儀器中,有以一毫功率爲0電平刻度的功率電平表,

也有以電壓0.775V爲0電平刻度的電壓電平表,我們在使用這些測量儀器時,

要留心這一點。

對於同樣是以0.775V爲0dB來刻度的電壓電平表,在測量時(比如,測量天

線的靈敏度、天線的增益、接收機的靈敏度)還要注意儀器的測量端子與

被測設備、電路端口的阻抗匹配,否則會產生反射損耗,引起測量誤差。

這些測量儀器的面板上或檔位上常常標有600Ω、300Ω、150Ω、75Ω、

50Ω的不同阻抗,這是提供在阻抗匹配的條件下作終端測量時用的,其儀表

面板的讀數都是電壓電平。

 

2、dBuV

即dB微伏,是用分貝表示電壓的方式,也叫電壓電平。

它在分貝( decibel )的領域內代表所依據的基準是1 uV(微伏)的分貝。

dBuV=20log(U/1(uV))       U代表需要計量的絕對電壓值,單位爲伏(V)。

0 dBuV=1 uV,120 dBuV=1 V

 

dBuV與dBm

dBuV=90+dBm+10log(R),R爲電阻值。

對於75歐系統,dBm=dBuV-108.75(log75=1.875)-60dBV=0dBmV=60dBuV

對於50歐系統,dBm=dBuV-106.99(log50=1.699)

dBuVemf與dBuV

emf:electromotive force(電動勢)

對於一個信號源來講,dBuVemf是指開路時的端口電壓,dBuV是接匹配負載時的端口電壓。

 

3、dBW

它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1W的分貝。

dBW=10log(P/1(W))  P爲所測功率值W。

dBW = dBm–30

對於聲頻方面,如麥克風電平位準及線性電平位準(Line Level)而言,運用dBm 來求取數值剛好,如果用dBW 來導入就不太恰當,它是太大了。

 

4、dBu /dBv

dBu= dBv=20log(U/0.775(V))

U代表被測電壓值,單位爲伏(V)。0.775伏(V)爲參考電壓。

 

5、dBV

dBV=20log(U/1(V))

U代表被測電壓值,單位爲伏(V)。1伏(V)爲參考電壓。

 

6、dBi 和dBd

dBi和dBd是表徵增益的量(功率增益),兩者都是一個相對值, 但參考基準不一樣。

dBi的參考基準爲全方向性天線,dBd的參考基準爲偶極子,所以兩者略有不同。

一般認爲,表示同一個增益,用dBi表示出來比用dBd表示出來要大2. 15。

[例] 對於一面增益爲16dBd的天線,其增益折算成單位爲dBi時,則爲18.15dBi(一般忽略小數位,爲18dBi)。

[例] 0dBd=2.15dBi。

[例] GSM900天線增益可以爲13dBd(15dBi),GSM1800天線增益可以爲15dBd(17dBi)。

 

7、dB

dB是一個表徵相對值的量,當考慮甲的功率相比於乙功率大或小多少個dB時,按下面計算公式:10log(甲功率/乙功率)

[例] 甲功率比乙功率大一倍,那麼10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。也就是說,甲的功率比乙的功率大3 dB,則功率大一倍。

[例] 7/8 英寸GSM900饋線的100米傳輸損耗約爲3.9dB。

[例] 如果甲的功率爲46dBm,乙的功率爲40dBm,則可以說,甲比乙大6 dB。

[例] 如果甲天線爲12dBd,乙天線爲14dBd,可以說甲比乙小2 dB。

 

8、dBc

dBc是一個表示功率相對值的單位,與dB的計算方法完全一樣。

一般來說,dBc 是相對於載波(Carrier)功率而言,在許多情況下,用來度量與載波功率的相對值,如用來度量干擾(同頻干擾、互調幹擾、交調幹擾、帶外干擾等)以及耦合、雜散等的相對量值。在採用dBc的地方,原則上也可以使用dB替代

 

9、dBr

dBr是表示以某個指定的分貝數值爲基準值,所測量出來的值與基準值的相對差值。

[例]某放大器20Hz-20kHz的電壓增益爲20dB,10Hz-100kHz的電壓增益爲17 dB。以20Hz-20kHz的電壓增益爲基準,則其10Hz-100kHz的dBr爲-3dB。(17-20=-3)

 

10、dBFS

分貝滿刻度(dBFS)也就是一般數字設備上的指示單位。這“滿刻度”之意就是使用在一模擬訊號轉換成數字訊號或者數字訊號換成模擬訊號時的過程。這轉換之間所能記錄編碼的最大電平量(在數字訊號失真切割之前“digital clipping”)。這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0dBFS。0dBFS 數字訊號滿刻度又等於+24dBu的模擬訊號輸出。然而一般的數字設備會架構於+18dBu輸出。

dBFS 的全稱是"Decibels FullScale"(全分貝刻度)——是一種爲數字音頻設備創立的分貝值表示方法。"0dBFS"是數字設備能夠到達的最高響度水平。此外所有的值都會小於這個數值——都是負數。

dBFS = 20log (採樣信號 / 1111 1111 1111 1111); --16bit的數字音頻

[例]16bit的數字音頻動態範圍是96dB,24bit的數字音頻動態範圍是144dB

最小20 * log(0000 0000 0000 0001 / 1111 1111 1111 1111) = -96dBFS

最大20 * log(1111 1111 1111 1111 / 1111 1111 1111 1111) = 0dBFS

 

 

11、dBSPL

把聲壓的有效值取對數來表示聲音的強弱,這種表示聲音強弱的數值叫聲壓級。聲壓級以符號SPL表示,單位爲分貝(dB)。

SPL(聲壓級)=20log(Pc/Pref)

Pc爲待測聲壓的有效值;

Pref爲參考聲壓,在空氣中Pref=0.00002Pa,即是人耳朵所能感受到的最小聲壓。爲聽閥。

而聲壓達20 Pa時人耳會感覺疼痛,爲痛閥。

聲壓對應聲壓級的關係,0.00002 Pa=0dBSPL,0.0002 Pa=20dBSPL,0.002 Pa=40dBSPL,  0.02 Pa=60dBSPL,0.2 Pa=80dBSPL,1 Pa=94dBSPL,2 Pa=100dBSPL,20 Pa=120dBSPL

 

12、dBA

在說明 dBA 之前讓我們先了解A、B、及C加權網絡在音壓表(Sound Level Meter)上都會有加權網絡 (Weighting Network)的裝置。使用者們會問到:『那是什麼?』『應該使用那一種呢?』『有什麼不同?』一般通常在音壓表上都會有加權網絡的選擇開關,它可選擇A、B、或C,這三種都是頻率響應的標準基準網絡,單一的講,這三種不同的曲線是設計去給與在讀取聲壓位準( Sound Pressure Level )時,能很好的對應人類對聲頻的反應,有最少的差異,我們可從 Fletcher-Munson 的等響曲線 ( Equal Loudness Level Contours ),去了解我們人類耳朵是怎麼的聽聞聲頻的,以頻率1 KHz爲中心點,在較低的聲頻部份是低感度的,爲了要音壓表在讀取上顯示循着我們人類耳朵聽聞聲頻的特性,因此加權網絡的用意是去減少音壓表的靈敏感度( 這主要在低頻部份 ),這是當音壓電平低於某一程度,就人類的耳朵感觀,它會對低頻方面較不靈敏。A加權曲線是基於40 Phone的Fletcher-Munson Equal LoudnessContour,當量測較低位準的聲音時,建議使用它較佳。B加權曲線是基於70Phone的Fletcher-Munson等響曲線,當量測中段位準的聲音時建議使用它較適合,在量測時使用A及B加權,又稱爲加權聲音電平位準(Weighted Sound Level)。C加權在本質上是近似平坦,它是利用在高響度位準的聲音時。

聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內,建議使用A加權曲線網絡。

聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內,建議使用B加權曲線網絡。

聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內,建議使用C加權曲線網絡。

當在量測噪音時,無論其音壓位準是低或高,建議使用A加權曲線網絡。分貝A加權指數。也就是一般設備上數據單位會有這種字眼,最常會出現在麥克風數據上。

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