发布时间：2014-07-17所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： 摘 要：当今世界已步入信息时代，信息已成为经济发展的战略资源和独特的生产要素。以远程通信网络、计算机、视像等多媒体终端相结合建立起来的现代信息传输系统和完备的信息服务体系，已成为一个国家或地区经济发达程度的重要标志。随着全球化经济及技术的发
摘 要：当今世界已步入信息时代，信息已成为经济发展的战略资源和独特的生产要素。以远程通信网络、计算机、视像等多媒体终端相结合建立起来的现代信息传输系统和完备的信息服务体系，已成为一个国家或地区经济发达程度的重要标志。随着全球化经济及技术的发展，通信领域与及其相关领域结合的越来越紧密，为方便信息传输领域及其他相关领域里信息兼容我们在数学上提出了很多方便计算的方法及表达方法，而很多情况下这些方法带来方便的同时，也容易混淆。
关键词：贝尔,分贝,电平,增益
一、关于分贝
(一)Bell——贝尔
一种数学变换，比值取对数运算。任何两个数比值取常用对数，即可以得到贝尔值。作为一个物理单位，dB是常用来表示两个功率比的传输单位。这是为纪念电话发明者贝尔而命名的。在实际应用中，贝尔值单位比较大，故常用其1/10，即分贝dB来表示。1Bell=10dB。
(二)dB——分贝
任何两个数比值取常用对数，得到B值以后除以10，即1dB(0.1B)。使用分贝的优点，就是能够简化数学运算，具体体现在：可以使用一个小数字表示一个普通10进制的大数字。
(三)常用dB表示的单位及其含义
dBk：千瓦分贝，以1Kw为0dB绝对功率电平dB值。
dBm：毫瓦分贝，以1mw为0dB的绝对功率电平dB值。
dBμV：微伏分贝，以1μV为0dB的绝对电场电平dB值。
dBi：天线增益,以点源天线为0dB天线增益dB值，又称天线绝对增益G0。
dBd：天线增益,以半波偶极子(振子)天线为0dB天线增益dB值。
dBc：相对电平值，以载波电平值为0dB的信号电平dB值。
二、关于电平
(一)电平
电平是一种反映电能量变化的物理量，它表示能量在传输或转换过程中放大或缩小度量。例如，电功率、电压、电流，相对大小的量。常以dB为单位。由此可见，电平是待测量相对于某一电学量的级差(以dB为单位)。
电平是根据电路中功率、电压、电流的相互关系来确定的：用电压关系确定的电平，称为电压电平;用电流关系确定的电平，称为电流电平;用功率关系确定的电平，称为功率电平。实际上，通常用电压电平表示更为方便。另外，在电磁学领域，特别是在通信工程实际应用中，我们还会遇到场强分贝(Db(V/m))、磁场强度分贝(μA/m)、功率密度分贝(dB(W/m2))、天线增益(dBi/dBd)等。这些单位，其实都是上面提及之“电能量”在转化各个环节之不同于电功率、电压、电流的具体形式，故在工程应用中可以认为是电平概念的延伸。其各个单位之间相互转换关系见下文所述。
(二)绝对电平
在现代通信工程领域内，为了对通信线路或通信链路中的电学量进行同一量化，通常规定使用统一的0dB参考值。这种情况下得到的电平值是绝对电平。通常使用的绝对电平有以下几种。
1.低频电路
在低频电路中，规定以600Ω负载上功率P0=1mW为0dB。这时对应的U0=0.775V,I0=1.29mA。规定600Ω的原因是，我国通信线路采用的是特性阻抗为600Ω的架空明线，通信终端设备及测量仪表的输入、输出阻抗也按600Ω设计。国际上多数国家也是这种规定，但有的国家(如美国)则规定500Ω负载上6mW为0dB。
(三)相对电平
如果，电平值反映的是两个电学量之间的相对关系，则可称其为相对电平。例如，某放大器输入功率为10mW、输出功率为1W，那么此放大器功率增益为20dB。
2.射频电路
电信网络以及射频领域，尤其是无线通信领域里，经常会遇到dBm/ dBμV/dBi/dBd/dB等与有关的单位，但是在此领域内多采用50Ω系统。
dBm用于表达功率的绝对值，计算公式为：p(dB)=10lg(p/p0) ,其中p0=1mW。
例：如果发射功率p0=10W，则按dbm单位进行换算后的值应为：p(dB)=10lg(10W/1mW)=40dBm。
dBμV用于表达电平的绝对值，计算公式为：U(dB)=20lg(U/U0),其中U0=1Μv。
例：如果某点测试电压为U=20μV，则按dBμV单位进行换算后的值应为：U(dB)=20lg(20μV/1μV)=26dBμV。
dBi/dBd用于表达天线增益值。两者都是一个相对值，只是其参考的基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子。因此，两者的值略有不同，同一增益用dBi表示要比用dBd表示大2.15。相互关系表示为：dBi=dBd+2.15dB。
dBc也是一个表征相对功率的单位，其计算方法与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc是相对于载波功率而言的，在许多情况下用来度量与载波功率的相对值，如度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰和带外干扰)、耦合、杂散等相对量值，在采用dBc的地方，原则上可以使用dB替代。
通常情况下，电平均指绝对电平。如：常用的dBm、dBu、dBv、dBr、dBFS的等都是绝对电平。
(1)绝对电平=20lg(V2/V0)dBm。V2为某测量点电压、V0某基准值电压。
(2)相对电平是指某一测量点与某基准值的比较(如功率、电压、电流等)。
(四)常用电平之间的转换关系
功率与电平的换算(dbm与dbμV的换算)：
在很多情况下，只有一台场强计，它的量值单位通常是dBμV，但在一些高频功率放大器中往往只给出输出信号的功率值。为此，要将功率值换算成电平值，对于50欧阻抗的信号源来说，当其输出功率为1mW(0dBm)时，其端电压输出应为U=50P-E2×1 000 000=223 606.797 8μV,用分贝表示是：20lg223 606.797 8=107dbμV。
例如1 50Ω的高频功率放大器其输出功率为50dBm，输出电平：107+50=157dBμV。
例如2：某50Ω接收设备其最小接收功率为-90dBm，最小接收电平：107-90=17dBμV。
在有线电视技术中常常遇到几个信号参数的量值，这几个量值是对数单位——分贝(dB)。用分贝表示是为了便于表达、叙述和运算(变乘除为加减)。
使用“dB”有两个好处：其一，读写、计算方便;其二，能如实地反映人对声音的感觉。实践证明，声音的分贝数增加或减少一倍，人耳听觉响度也提高或降低一倍。
级和分贝的类别通常要在前面用词冠来加以说明，如：电平、磁平、声压级、响度级等。对数的底以及所用的比例常数，则由单位，如：分贝、奈培等来说明。
奈培是级的单位，其对数为自然对数，底为e。量值为(电压、电流)或功率的平方根，符号是Np。奈培常在电信技术中使用。广播、电视系统只在测量音频电缆时使用。
分贝是贝尔的十分之一，称“分”贝尔，简称为分贝，符号是dB。
奈培与分贝的关系是：1Np=8.686dB。
三、电平(分贝)应用
电平在电学、声学、磁学中均有广泛的使用，尤其在现代广播、电影、电视、音响系统中更是离不开它。 在电学计量中，分贝(dB)是一种“电平”单位。 在声学计量中，分贝(dB)是一种“级”的单位。如：声压级、声强级等。 在磁学计量中，分贝(dB)是一种“磁平”的单位;磁平是指记录在磁带上的剩余磁通量。
用单位磁迹宽度的短路带磁通量为基准。常用单位是：(n wb/m)有效值。我国广播标准参照CCIR标准：在带速为38.1cm/s及19.05cm/s时，以1KHz信号为参考频率，其单声道的“参考磁平”为320n.wb/m;立体声双声道时“参考磁平”为510n wb/m。
关于“工作磁平”我国广播标准中对工作磁平的规定是：在录音时采用“工作磁平”，比“参考磁平”低6dB(即单声道时，工作磁平为160n wb/m;立体声双声道时、工作磁平为255n wb/m)。最大记录磁平为12dBu;饱和磁平为14dBu。
四、常用的电平单位
dBm：以0.775Vrms(阻抗为600Ω)为参考电压的电平单位;
dBu：以0.775Vrms(阻抗不限)为参考电压时的电平单位;
dBv：以1.0Vrms(阻抗不限)为参考电压时的电平单位;
dBr：相对参考电平单位，测量电声系统的幅频特性时，常被选用;
dBfs：数字音频信号电平单位，亦写做dBf。
参考文献：
[1]胡树豪.实用射频技术[M].北京：电子工业出版社，2004.
[2]汪祥兴.射频电缆设计手册[M].上海：上海23所，1996.
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