几个常用单位及关系（转）

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分贝的各种概念

分贝是声压级单位，记为d B 。是计量声音强度相对大小的单位，分贝值表示的是声音的量度单位。分贝值每上升 10 ，表示音量增加 10 倍用于表示声音的大小。1 分贝大约是人刚刚能感觉到的声音。适宜的生活环境不应超过4 5 分贝，不应低于1 5 分贝。 　　按普通人的听觉 　　0 －2 0 分贝 很静、几乎感觉不到。 　　2 0 －4 0 分贝安静、犹如轻声絮语。 　　4 0 －6 0 分贝一般、普通室内谈话 　　6 0 －7 0 分贝吵闹、有损神经 　　7 0 －9 0 分贝很吵、神经细胞受到破坏 　　9 0 －1 0 0 分贝 吵闹加剧、听力受损 　　1 0 0 －1 2 0 分贝难以忍受、呆一分钟即暂时致聋。 分贝(2)通信系统传输单位 在我们日常生活和工作中离不开自然计数法，但在一些自然科学和工程计算 中，对物理量的描述往往采用对数计数法。从本质上讲，在这些场合用对数 形式描述物理量是因为它们符合人的心理感受特性。这是因为，在一定的刺 激范围内，当物理刺激量呈指数变化时，人们的心理感受是呈线性变化的， 这就是心理学上的韦伯定律和费希钠定律。它揭示了人的感官对宽广范围刺 激的适应性和对微弱刺激的精细分辨，好象人的感受器官是一个对数转换装 置一样。例如两个倍频的声音可以感受一个八度音程，而一个十二平均律的 小二度正好是八度音程的对数的十二分之一。 采用对数描述上述的物理量，一是用较小的数描述了较大的动态范围，特别 有利于作图的情况。它也把某些非线性变化的量转换成线性量。例如频率从 直流到1Hz的差别可比1000Hz到1001Hz差别大得多。当然频率的对数单位不是 以dB而是以倍频程表示。另一个好处是把某些乘除运算变成了加减运算，如 计算多级电路的增益，只需求各级增益的代数和，而不必将各级的放大/衰减 倍数相乘。 我们知道，零和小于零的负数是没有对数的，只有大于零的正数才能取对数， 这样一来，原来的物理量经过对数转换后，原来的功率、幅度、倍数等这些 非负数性质的量，它们的值域便扩展到了整个实数范围。这并不意味着它们 本身变负了，而只是说明它们与给定的基准值相比，是大于基准值还是小于 基准值，小于则用负对数表示，若大于则用正对数表示。 分贝的计算很简单，对于振幅类物理量，如电压、电流强度等，将测量值与 基准值相比后求常用对数再乘以20；对于它们的平方项的物理量如功率，取 对数后乘以10就行了；不管是振幅类还是平方项，变成分贝后它们的量级是 一致的，可以直接进行比较、计算。 在电信技术中一般都是选择某一特定的功率为基准，取另一个信号相对于这 一基准的比值的对数来表示信号功率传输变化情况，经常是取以10为底的常 用对数和以ｅ=2.718为底的自然对数来表示。其所取的相应单位分别为贝尔 （B）和奈培（Np）。贝尔（B）和奈培（Np）都是没有量纲的对数计量单位。 分贝（dB）的英文为decibel，它的词冠来源于拉丁文decimus，意思是十分之 一，decibel就是十分之一贝尔。分贝一词于1924年首先被应用到电话工程 中。 在1926年国际长途电话咨询委员会召开的第一次全体会议上，讨论并通过了 使用传输单位的建议，贝尔和奈培正式在通信领域中普遍使用。分贝的代号 也有过多种形式：DB、Db、db、dB。1968年国际电报电话咨询委员会（CCITT） 第四次全会，考虑到在通信领域里同时使用两种传输单位非常不方便，而当 时无线电领域中却只使用着一种传输单位dB，因此全会一致通过了第B4号建 议，规定在国际上只使用分贝一种传输单位，并统一书写为dB。 我国在1980年以前，无线电领域多使用dB，载波电话、电报等多使用Np，依稀 记得在1980年原邮电部邮科字第929号通知规定：全国电信部门统一使用 分贝（dB）为电信传输单位。 我们知道，测量海拔高低的基准点是位于青岛的黄海水准点，测量温度高低 的基准点是纯水在一个大气压时的结冰点，测量电信号（功率、电压、电流） 的基准点就是本文前面提到的人为选择的特定基准，这个基准我们暂且把它 叫做“零电平”。这个特定的功率基准就是取一毫瓦（mW）功率作为基准值 ，这里要特别强调的是：这一毫瓦基准值是在600欧姆（Ω）的纯电阻上耗散 一毫瓦功率，此时电阻上的电压有效值为0.775伏(V)，所流过的电流为1.291 毫安（mA）。取作基准值的1mW，0.707V，1.291mA分别称为零电平功率，零 电平电压和零电平电流。（我们国家不采用电流电平测量基准） 一、功率电平 利用功率关系所确定的电平可以称为功率电平（需要计量的功率值和功率为 一毫瓦的零电平功率比较），用数学表达式描述就是： Ｐm=10 lg(Ｐ/1)dBm 其中：Ｐm代表功率电平。Ｐ代表需要计量的绝对功率值，单位为毫瓦，零 电平功率为一毫瓦。dBm表示以一毫瓦为基准的功率电平的分贝值。 不同的绝对功率值所对应的以一毫瓦为基准的功率电平值如下：           绝对功率用dBm表示 绝对功率dBm    绝对功率dBm    绝对功率dBm    1pW    -90    1mW    0    1W    30    10pW    -80    2mW    3    2W    33    100pW    -70    4mW    6    4W    36    0.001μW-60    5mW    7    5W    37    0.01μW    -50    8mW    9    8W    39    0.1μW    -40    10mW    10    10W    40    1.0μW    -30    20mW    13    100W    50    2μW    -27    40mW    16    1000W    60    4μW    -24    50mW    17    10kW    70    5μW    -23    80mW    19    100kW    80    8μW    -21    100mW    20    1000kW    90    10μW    -20    200mW    23         20μW    -17    400mW    26         40μW    -14    500mW    27         50μW    -13    800mW    29         80μW     -11             100μW    -10             1000μW    0         二、电压电平 利用电压关系所确定的电平称为绝对电压电平，简称电压电平，用公式表示： Ｐv=20Lg(Ｕ/0.775) (dB) 上式中Ｐv代表电压电平值。Ｕ代表需要计量的绝对电压值，单位为伏（V）。 零电平电压为0.775伏。 这里需要特别注意的一点是：根据上面“电压电平”的定义，其零电平电压 必须是0.775V有效值，不能随意用其它电压值作为基准来定义“电压电平”， 否则容易引起混乱。 三、功率电平和电压电平的关系 功率电平和电压电平之间有着非常密切的关系，从实质上讲，它们是一致的。 但现在世界上不同国家使用的习惯却是不一样的，比如，英国（包括英联邦 国家）等主要使用功率电平，而有的国家，象法国、俄罗斯等国家却主要使 用电压电平。这样一来，那些专门生产测量仪器的厂家（比如惠普、马可尼、 摩托罗拉、西门子等）就要按照不同国家用户的需要来供货，既可以提供以 功率电平定标的仪器，也可以提供以电压电平定标的仪器。在我们国家，这 两种定标读数的测量仪器都在使用。造成这种混乱现象，一是因为我们国家 在计量领域没有严格立法，二是因为各自为政地引进国外的测量仪器。记得 上个世纪50年代全面向苏联老大哥学习，设备的引进和国产的仪器基本上都 是以电平电压定标的，这种现象延迟到70年代末。80年代前后，我们国家在 “邓大人”领导下开始改革开放，但由于百废待兴，上层建筑领域的立法建 设严重滞后于经济基础领域的经济发展，这就导致了通信行业引进测量仪器 的混乱现象（后面这几句话是个人发牢骚）。 功率电平和电压电平之间可用下面公式来换算： Ｐm=Ｐv＋10Lg（600/Ｚ）(dBm)  ,  式中的Ｐv=20Lg（Ｕ/0.775）(dB) 功率电平Ｐm的计量单位是（dBm），电压电平Ｐv的计量单位是（dB） 当阻抗Ｚ=600Ω时，10Lg（600/Ｚ）=0 ，此时Ｐm=Ｐv ，即功率电平与电 压电平相等。当Ｚ≠600Ω时，即使是同一功率，用功率电平表来测，读数 是Ｐm ，用电压电平表来测却是Ｐv，两者读数是不相等的。看下表更直观 一些。 功率          1mW        1mw        1mW        1mW 阻抗          600Ω　　　300Ω      75Ω      50Ω 电压          0.775V    0.548V      0.274V    0.224V 功率电平读数　 0dBm      0dBm        0dBm      0dBm 电压电平读数  0dB      -3dB        -6dB      -10.79dB 我们国内现在使用的测量仪器中,有以一毫功率为0电平刻度的功率电平表, 也有以电压0.775V为0电平刻度的电压电平表,我们在使用这些测量仪器时, 要留心这一点,否则,出现了测量差错,还要埋怨被测机器性能不好。 对于同样是以0.775V为0dB来刻度的电压电平表，在测量时（比如，测量天 线的灵敏度、天线的增益、接收机的灵敏度）还要注意仪器的测量端子与 被测设备、电路端口的阻抗匹配，否则会产生反射损耗，引起测量误差。 这些测量仪器的面板上或档位上常常标有600Ω、300Ω、150Ω、75Ω、 50Ω的不同阻抗，这是提供在阻抗匹配的条件下作终端测量时用的，其仪表 面板的读数都是电压电平。 在有线通信系统和设备常常采用600欧的输入/输出端口，无线通信系统和设备 的平衡输入/输出端口常常采用300欧的阻抗，电视、图像、视频系统的输入 /输出端口常常采用75欧的阻抗，无线通信系统和设备的射频不平衡输入/输 出端口往往采用50欧的标准阻抗。 dBm----mV/μV换算表 dBm 信号电压 dBm 信号电压 dBm 信号电压 dBm 信号电压 dBm 信号电压 6    446mV  -21  19.93  -48  890    -76  35.4  -103  1.583 5    398    -22  17.76  -49  793    -77  31.5  -104  1.411 4    354    -23  15.83  -50  707    -78  28.2  -105  1.257 3    316    -24  14.11  -51 630    -79  25.1  -106  1.121 2    281    -25  12.57  -52 562    -80  22.4  -107  0.999 1    251    -26  11.21  -53 501    -81  19.93 -108  0.89 0    224    -27  9.99  -54 446    -82  17.76 -109  0.793 -1  199.3  -28  8.9    -55 398    -83  15.83 -110  0.707 -2  177.6  -29  7.93  -56 354    -84  14.11 -111  0.63 -3  158.3  -30  7.07  -57 316    -85  12.57 -112  0.562 -4  141.1  -31  6.3    -58 282    -86  11.21 -113  0.501 -5  125.7  -32  5.62  -59 251    -87    9.99 -114  0.446 -6  112.1  -33  5.01  -60 224    -88    8.91 -115  0.398 -7    99.9  -34  4.46  -61 199    -89    7.93 -116  0.354 -8    89.1  -35  3.98  -62 177    -90    7.07 -117  0.316 -9    79.3  -36  3.54  -63 158    -91    6.03 -118  0.282 -10  70.7  -37  3.16  -64 141    -92    5.62 -119  0.251 -11  63.1  -38  2.82  -65 125    -93    5.01 -120  0.224 -12  56.2  -39  2.51  -66 112    -94    4.46 -121  0.199 -13  50.1  -40  2.24  -67 99.9  -95    3.98 -122  0.177 -14  44.6  -41  1.99  -68 89    -96    3.54 -123  0.158 -15  39.8  -42  1.77  -69 79.3  -97    3.16 -124  0.141 -16  35.4  -43  1.58  -70 70.7  -98    2.82 -125  0.125 -17  31.6  -44  1.41  -71 63    -99    2.51 -126  0.112 -18  28.2  -45  1.25  -72 56.2  -100  2.24 -127  0.0999 -19  25.1  -46  1.21  -73 50.1  -101  1.99 -128      0.089 -20  22.4  -47  999μV -74 44.6  -102  1.78 -129  0.078               -75 39.8