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嘉峪檢測網(wǎng) 2022-03-29 21:07
1. 手把手教：如何計算dB、dBm、dBw……
dB應(yīng)該是無線通信中最基本、最習以為常的一個概念了。我們常說“傳播損耗是xx dB”、“發(fā)射功率是xx dBm”、“天線增益是xx dBi”……
有時，這些長得很像的dBx們可能被弄混，甚至造成計算失誤。它們究竟有什么區(qū)別呢？
這事不得不先從dB說起。
而說到dB，最常見的就是3 dB啦！
3 dB在功率圖或誤碼率圖中經(jīng)常出現(xiàn)。其實，沒什么神秘的，下降3 dB就是指功率下降一半，3 dB點指的就是半功率點。
+3 dB表示增大為兩倍，-3 dB表示下降為1/2。這是怎么來的呢？
其實很簡單，讓我們一起看下dB的計算公式：
dB表示功率P1相對于參考功率P0的大小關(guān)系。如果P1是P0的2倍，那么：
如果P1是P0的一半，那么：
關(guān)于對數(shù)的基本概念及運算性質(zhì)，大家可以自行回顧下高一數(shù)學。。。
現(xiàn)在出道題來檢驗下你的理解程度：
【問】功率增大為10倍，用？dB表示
這里請大家記住一個口訣。記住了這個口訣，你基本就可以橫著走路了。
+3 dB，表示功率增加為2倍；+10 dB，表示功率增加為10倍。
-3 dB，表示功率減小為1/2；-10 dB，表示功率減小為1/10。
可見dB是個相對值，它的使命就是把一個很大或者很小的數(shù)，用一個簡短的形式表達出來。
這可以極大的方便我們計算和描述。尤其是繪制表格的時候，大家可以自行腦補下，沒換算成dB前，這么多的0，坐標軸得拉到外太空了吧。。。
理解了dB，你只能橫著走，理解了dB家族的其它成員，你就可以躺贏了。
我們還是從最常用的dBm、dBw來說。
dBm、dBw就是把dB公式中的參考功率P0分別換成1 mW、1 W：
1 mW、1 W都是確定的值，因此dBm、dBw都可以表示功率的絕對值。
直接上個功率換算表供大家參考。
|
watt |
dBm |
dBw |
|---|---|---|
|
0.1 pW |
-100 dBm |
-130 dBW |
|
1 pW |
-90 dBm |
-120 dBW |
|
10 pW |
-80 dBm |
-110 dBW |
|
100 pW |
-70 dBm |
-100 dBW |
|
1 nW |
-60 dBm |
-90 dBW |
|
10 nW |
-50 dBm |
-80 dBW |
|
100 nW |
-40 dBm |
-70 dBW |
|
1 μW |
-30 dBm |
-60 dBW |
|
10 μW |
-20 dBm |
-50 dBW |
|
100 μW |
-10 dBm |
-40 dBW |
|
794 μW |
-1 dBm |
-31 dBW |
|
1.000 mW |
0 dBm |
-30 dBW |
|
1.259 mW |
1 dBm |
-29 dBW |
|
10 mW |
10 dBm |
-20 dBW |
|
100 mW |
20 dBm |
-10 dBW |
|
1 W |
30 dBm |
0 dBW |
|
10 W |
40 dBm |
10 dBW |
|
100 W |
50 dBm |
20 dBW |
|
1 kW |
60 dBm |
30 dBW |
|
10 kW |
70 dBm |
40 dBW |
|
100 kW |
80 dBm |
50 dBW |
|
1 MW |
90 dBm |
60 dBW |
|
10 MW |
100 dBm |
70 dBW |
這里，我們要記?。?/span>
1 W = 30 dBm。
簡化口訣是“30是基準，等于1 W整”。
記住了這條，再結(jié)合前面的“加3乘2，加10乘10；減3除2，減10除10”，你就可以進行很多口算了。
趕緊出道題來檢驗下。
【問】44 dBm=？W
你算對了嗎？
這里我們需要注意，等式右側(cè)除了30 dBm，其余的拆分項都要用dB表示。也就是說，用一個dBx減另一個dBx時，得到的結(jié)果用dB表示。
[例] 如果A的功率為46 dBm，B的功率為40 dBm，可以說A比B大6 dB。
[例] 如果A天線為12 dBd，B天線為14 dBd，可以說A比B小2 dB。
例如，46 dB表示P1為P0的4萬倍，46 dBm則表示P1的值為40 W。符號中僅僅差了一個m，代表的含義可完全不同。
dB家族中常見的還有dBi、dBd、dBc。它們的計算方法與dB的計算方法完全一樣，表示的還是功率的相對值。
不同的是，它們的參考基準不同，即分母上的參考功率P0所代表的含義不同。
一般認為，表示同一個增益，用dBi表示出來比用dBd表示出來要大2.15。這個差值是兩種天線的不同方向性導致的，這里咱們就不展開說了。
此外，dB家族不僅可以表示功率的增益和損耗，還可以表示電壓、電流、音頻等，大家要具體場景具體應(yīng)用。
需要注意的是，對于功率的增益，我們用10lg（Po/Pi），對于電壓和電流的增益，要用20lg（Vo/Vi）、20lg（Io/Ii）。
多的這個2倍是怎么來的呢？
這個2來源于電功率轉(zhuǎn)換公式的平方上。對數(shù)里面的n次方，計算后對應(yīng)的就是n倍啦。
關(guān)于功率和電壓、電流的轉(zhuǎn)換關(guān)系，大家可以自行溫習下初中物理。。。
最后，小編整理了一些主要的dB家庭成員，供大家參考。
相對值：
符號
全稱
參考基準
|
|
|
|
|
dB |
decibel |
- |
|
dBc |
decibel carrier |
載波功率 |
|
dBd |
decibe dipole |
偶極子功率密度 |
|
dBi |
decibel isotropic |
全向天線功率密度 |
|
dBFS |
decibel full scale |
滿刻度的量值 |
|
dBrn |
decibel reference noise |
基準噪聲 |
絕對值：
符號
全稱
參考基準
|
|
|
|
|
dBm |
decibel milliwatt |
1mW |
|
dBW |
decibel watt |
1W |
|
dBμV |
decibel microvolt |
1μVRMS |
|
dBmV |
decibel millivolt |
1mVRMS |
|
dBV |
decibel volt |
1VRMS |
|
dBu |
decibel unloaded |
0.775VRMS |
|
dBμA |
decibel microampere |
1μA |
|
dBmA |
decibel milliampere |
1mA |
|
dBohm |
decibel ohms |
1Ω |
|
dBHz |
decibel hertz |
1Hz |
|
dBSPL |
decibel sound pressure level |
20μPa |
最最后，我們再來出兩道題檢驗下大家的成果。
1. 30 dBm的功率是（）
A. 1 W
B. 10 W
C. 1 mW
D. 10 mW
答案
▼
2. 假定小區(qū)輸出總功率為46 dBm，在2天線時，單天線功率是（ ）
A. 46 dBm
B. 43 dBm
C. 23 dBm
D. 40 dBm
答案
▼
2. 射頻通信基礎(chǔ)知識，通俗易懂！
電磁波
電磁波是能量的一種，凡是高于絕對零度的物體，都會釋出電磁波。電與磁可說是一體兩面，電流會產(chǎn)生磁場，變動的磁場則會產(chǎn)生電流。變化的電場和變化的磁場構(gòu)成了一個不可分離的統(tǒng)一的場。
在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去；在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原 振蕩電路，于是電能、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。
直射波
類比：在桌球這項運動中，很多規(guī)律很像電磁波的規(guī)律。假若直接撞擊球中心打出去的時候假使沒有任何阻擋，球?qū)⒀刂本€運行，好比直射波。
由發(fā)射天線沿直線到達接收點的無線電波，被稱為直射波。自由空間電波傳播是電波在真空中的傳播，是一種理想傳播條件。電波在自由空間傳播時，可以認為是直射波傳播，其能量既不會被障礙物吸收，也不會產(chǎn)生反射或散射。
反射波
類比：我們還以桌球運動為例，如果打出的球碰到的桌邊，它就按照反射角等入射角的規(guī)律運行，好比反射波。
應(yīng)用：在高速鐵路無線覆蓋選站的時候，要關(guān)注無線電波的入射角問題。備選站址不能太遠，否則入射角太大，進入車廂內(nèi)的折射能力就減少，一般會選取離鐵路100米左右的站址。
無線信號是通過地面或其他障礙物反射到達接收點的，稱為反射波。反射發(fā)生于地球表面、建筑物和墻壁表面。反射波是在兩種密度不同的傳播媒介的分界面中才會發(fā)生，分界面媒質(zhì)密度差越大，波的反射量越大，折射量越小。波的入射角越小，反射量越小，折射量越大。
繞射波
類比：再以桌球運動為例，假如在擊球之后，母球和另一個球相切，根據(jù)力度和方向，它可以繞過視距內(nèi)球，就很像繞射；
當接收機和發(fā)射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時，無線電波繞過障礙物而傳播的現(xiàn)象稱為繞射。繞射時，波的路徑發(fā)生了改變或彎曲。由阻擋表面產(chǎn)生的二次波散布于空間，甚至于阻擋體的背面。繞射損耗是各種障礙物對無線電波傳輸所引起的損耗 。
散射波
類比：還是以打桌球為例(^∇^*)，假設(shè)在一個范圍內(nèi)的很多球的彼此間距不超過一個球，當母球打到這些球中間，會激起很多球向不同方向運動，很像散射。
當無線電波穿行的介質(zhì)中存在小于波長的物體，且單位體積內(nèi)阻擋體的個數(shù)非常巨大時，發(fā)生散射； 散射波產(chǎn)生于粗糙表面，小物體或其他不規(guī)則物體。在實際的通信系統(tǒng)中，樹葉、街道標志和燈柱等會引發(fā)散射。
趨膚效應(yīng)
類比：下大雨后，泥土路中間積滿了水，大家只好沿著路邊排隊通過。路的有效通過面積由于積水而減少，影響了人們的出行效率。
由于導體內(nèi)部的感抗對交流電的阻礙作用比表面更大，交流電通過導體時,各部分的電流密度不均勻,導體表面電流密度大（減少了截面積，增大了損耗）,這種現(xiàn) 象稱為趨膚效應(yīng)。交流電的頻率越高,趨膚效應(yīng)越顯著,頻率高到一定程度,可以認為電流完全從導體表面流過.實際應(yīng)用：空心導線代替實心導線，節(jié)約材料；在高頻電路中使用多股相互絕緣細導線編織成束來削弱趨膚效應(yīng)。
多徑效應(yīng)
類比：小時候玩泥巴，在一個小土堆的頂端倒水，水從四處流開，很多水都滲在土里或者流到不同方向損失掉了，有部分水流通過不同路徑、不同時間匯到一個低洼的地方。
無線電波的多徑效應(yīng)是指信號從發(fā)射端到接收端常有許多時延不同、損耗各異的傳輸路徑，可以是直射、反射或是繞射，不同路徑的相同信號在接受端疊加就會增大或減小接收信號的能量的現(xiàn)象。
陰影效應(yīng)
類比：和煦的陽光普照大地的時候，樹木、房屋就有影子，這個影子不是完全的黑暗，是一種強度減弱很多的光。
在傳播路徑上，無線電波遇到地形不平、高低不等的建筑物、高大的樹木等障礙物的阻擋時，在阻擋物的后面，會形成電波信號場強較弱的陰影區(qū)，這個現(xiàn)象就叫做陰影效應(yīng)。
菲涅爾區(qū)
類比：有時候，人眼最有效的視力范圍也是一個橢球體。橢球體之外的東西雖然也能看到，但是已經(jīng)不是特別的清晰。一個訓練有素的射擊運動員，他的有效視力范圍一定集中在他和目標的半徑非常小的橢球體內(nèi)。
菲涅爾區(qū)是一個橢球體，收發(fā)天線位于橢球的兩個焦點上。這個橢球體的半徑就是第一菲涅爾半徑。在自由空間，從發(fā)射點輻射到接收點的電磁能量主要是通過第一菲涅爾區(qū)傳播的，只要第一菲涅爾區(qū)不被阻擋，就可以獲得近似自由空間的傳播條件。
為保證系統(tǒng)正常通信，收發(fā)天線架設(shè)的高度要滿足使它們之間的障礙物盡可能不超過其菲涅爾區(qū)的20％，否則電磁波多徑傳播就會產(chǎn)生不良影響，導致通信質(zhì)量下降，甚至中斷通信。
慢衰落和快衰落
類比：在股市下降過程中，雖然其分時曲線波動劇烈，但是5周線變化比較緩慢；另一種情況下，股價的分時瞬時值變化劇烈，很像快衰落。
無線電波傳播過程中，信號強度曲線的中值呈現(xiàn)慢速變化，叫做慢衰落。慢衰落反映的是瞬時值加權(quán)平均后的中值，反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長量級接收電平的均值變化，一般遵從對數(shù)正態(tài)分布。
慢衰落產(chǎn)生的原因：
1）路徑損耗；
2）陰影效應(yīng)導致的信號衰落等。
快衰落就是接收信號場強值的瞬時快速起伏、快速變化的現(xiàn)象。快衰落是由于各種地形、地物、移動體引起的多徑傳播信號在接收點相疊加，由于接收的多徑信號的 相位不同、頻率、幅度也有所變化，導致疊加以后的信號幅度波動劇烈。在移動臺高速運行的時候，接收到的無線信號的載頻范圍隨時間不斷變化，也可引起疊加信 號幅度的劇烈變化。
一般快衰落可以細分為：
1）多徑效應(yīng)引起空間選擇性衰落，即不同的地點、不同的傳輸路徑衰落特性不一樣；
2）載波頻率的變化引起載波寬度范圍超出了相干帶寬的范圍，引起的信號失真，叫做頻率選擇性衰落；
3）多普勒效應(yīng)或多徑效應(yīng)可以引起不同信號到達接收點的時間差不一樣，超過相干時間，引起的信號失真叫時間選擇性衰落。
來源：Internet
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