分貝、信噪比、駐波比等幾個(gè)指標(biāo)的定義及意義（上）

發(fā)布時(shí)間：2023-06-13作者來(lái)源：金航標(biāo)瀏覽：3292

張武軍先生是信息技術(shù)領(lǐng)域有著豐富經(jīng)驗(yàn)和卓越成就的專(zhuān)家。張武軍的職業(yè)生涯涵蓋了從[敏感詞]領(lǐng)域到民用領(lǐng)域，參與或主導(dǎo)了多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和研發(fā)，近年來(lái)最主要的業(yè)績(jī)是參加了深圳市地鐵通信工程主方案的規(guī)劃設(shè)計(jì)。作為深圳市金航標(biāo)電子有限公司技術(shù)顧問(wèn)，張武軍先生在通信電子領(lǐng)域擁有廣泛的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。他參與了深圳地鐵一期工程的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并擔(dān)任了技術(shù)代表，為CDMA技術(shù)的選型做出了貢獻(xiàn)。他還曾經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)一艘水面艦艇的內(nèi)部監(jiān)控和電視子系統(tǒng)，得到了中央媒體的報(bào)道，對(duì)我國(guó)[敏感詞]事業(yè)做出貢獻(xiàn)。張武軍先生還在《國(guó)際智能建筑》雜志擔(dān)任了多年的首席技術(shù)顧問(wèn)，多次獲得深圳市電子學(xué)會(huì)的優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。他的貢獻(xiàn)和成就在通信電子和信息技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛認(rèn)可和贊譽(yù)。[敏感詞]來(lái)看看張武軍先生淺析下幾個(gè)指標(biāo)定義及意義。

張武軍先生（右上第一）

一、分貝 dB

dB是英文“decibel”的簡(jiǎn)寫(xiě)，是十分之一貝爾。“貝爾”是以杰出科學(xué)家Alexander Graham Bell的名字來(lái)命名的單位。貝爾在1876年獲得了電話(huà)發(fā)明的專(zhuān)利，并在電話(huà)的應(yīng)用和發(fā)展上做出了巨大的突破（全球知名的貝爾實(shí)驗(yàn)室也淵源于此）。因此，使用dB符號(hào)時(shí)，B應(yīng)該大寫(xiě)（B是人名）。

【同樣：牛頓、高斯、法拉第、亨利、歐姆、伏特、安培、瓦特這些力和電的單位都是人名】

由于“Bel”這個(gè)單位比較大，使用不方便，更常用的是十分之一貝爾，即分貝。我們電學(xué)中的分貝來(lái)源于聲學(xué)。

1、關(guān)于分貝

聲學(xué)中分貝（對(duì)數(shù)關(guān)系）：

聲源	SPL(dB)	聲壓(Pa)	何為對(duì)數(shù)？先看X^y=Z ---這里 X為底數(shù)，Y為指數(shù)，Z是冪（求冪）如8的3次方等于512，寫(xiě)作：8³=512 反過(guò)來(lái)，我們說(shuō)：以8為底，求512的對(duì)數(shù)，結(jié)果為3 Log₈(512)=3-----這個(gè)就是對(duì)數(shù)的表達(dá)式（求指數(shù)）底數(shù)為10時(shí)，log₁₀(100)=2 寫(xiě)作lg 100=2 (₁₀省掉），稱(chēng)為常用對(duì)數(shù)；底數(shù)為e時(shí)，log _e7.3890=2，寫(xiě)作ln7.3890=2 (_e省掉），稱(chēng)為自然對(duì)數(shù)。 e=2.71828是自然數(shù)，和 π 一樣是無(wú)理數(shù)，存在于自然界。對(duì)數(shù)會(huì)將乘除關(guān)系變?yōu)?/span>加減關(guān)系 6⁽²⁺³⁾=(6²)×(6³)=36×216=7776； 6⁵=7776 （指數(shù)₁+ 指數(shù)₂ >>> 冪₁× 冪₂）對(duì)數(shù)表達(dá)：log₆7776=log₆(36×216)=log₆36+log₆216=2+3
噴氣式飛機(jī)起飛，50m	140	200
痛閾	130	63.2
*不舒服的閾值*	120	20
電鋸，1m	110	6.3
Disco舞廳揚(yáng)聲器，1m	100	2
柴油機(jī)卡車(chē)，10m	90	0.63
繁忙道路人行路，5m	80	0.2
吸塵器，1m	70	0.063
對(duì)話(huà)，1m	60	0.02
普通家庭	50	0.0063
安靜的圖書(shū)館	40	0.002
晚上安靜的臥室	30	0.00063
電視演播室背景噪聲	20	0.0002
遠(yuǎn)處沙沙聲	10	0.000063
*聽(tīng)*閾	0	0.00002

2、分貝dB的定義

dB是表示兩個(gè)具有相同單位的同一種物理量的比較關(guān)系。即兩種電或聲功率之比（或兩種電壓/電流值之比，或兩種聲壓之比）。分貝本是衡量聲音相對(duì)響度的，在最初的電話(huà)工程領(lǐng)域，dB用來(lái)衡量兩個(gè)電信號(hào)的功率之比。

具體定義(對(duì)數(shù)表達(dá))：

而用電流/電壓為物理量時(shí):

分貝是“比值”的對(duì)數(shù)表達(dá)，它沒(méi)有物理單位，1dB類(lèi)似于“個(gè)十百千萬(wàn)”，是一個(gè)“倍數(shù)”單位。
上述兩個(gè)定義式看上去不一致。其實(shí)正因?yàn)橐恢拢艜?huì)有兩個(gè)定義式，因?yàn)镻=U²/R 或 P=I²R

問(wèn)題：1、假設(shè)P₁是P₀的10倍，換算為分貝是多少？（+10dB)

2、假設(shè)P₁是P₀的100倍，換算為分貝是多少？（+20dB)

3、假設(shè)P₁比P₀大 1倍，換算為分貝是多少？（+3dB)

4、假設(shè)P₁比P₀小 1倍，換算為分貝是多少？（-3dB)

聲音的分貝值是具體的，類(lèi)似電學(xué)的dBm，定義為噪聲源功率與基準(zhǔn)聲功率之比（對(duì)數(shù)表達(dá)）。

3、用dB加減表達(dá)信號(hào)放大或衰減

我們?cè)谟?jì)算信號(hào)鏈路中增益或者損耗時(shí)，原本的乘除關(guān)系就變成了加減關(guān)系（簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)運(yùn)算）。

模擬電路中，工程師都是用各部件的分貝累計(jì)加減 來(lái)替代 各器件放大或損耗/衰減值的累計(jì)乘除。

電子系統(tǒng)的總放大倍數(shù)常常是幾千、幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)，一部收音機(jī)從天線(xiàn)收到的信號(hào)至射頻放大解調(diào)放大送喇叭，一共要放大2萬(wàn)倍左右。用分貝表示，數(shù)值就小得多。

4、dB的應(yīng)用

A. 描述信號(hào)具體值。我們用1mW作為參考固定值替換上述公式中的P₀，那么我們就可以用dBm (這里的m就是相對(duì)于1mW的意思）來(lái)描述P₁的具體功率大小。而0dBm的信號(hào)就是1mW。

B. 增益。如上所述，dB是表示兩個(gè)具有相同單位的同一種物理量的比較關(guān)系。經(jīng)過(guò)放大器或衰減器或經(jīng)過(guò)一段傳輸線(xiàn)，信號(hào)會(huì)被放大或者衰減~變強(qiáng)或者變?nèi)酰昂笾当容^ 得到的分貝數(shù)就是增益（放大時(shí)增益為正，衰減時(shí)增益為負(fù)）【注意：談到增益時(shí)，是dB，而不是dBm】