Перейти к содержанию

Децибел (дБ) и дБм

Децибел — логарифмическая единица, которой измеряют отношение двух величин: усиление, ослабление, уровень сигнала. В электронике она удобна тем, что умножение коэффициентов в цепочке превращается в сложение децибел.

Обновлено Редакция GAW

Децибел (дБ, dB) — десятая часть бела, логарифмической единицы отношения двух мощностей. Отношение мощностей P1 / P2 в децибелах равно 10 · lg(P1 / P2). Для напряжений и токов на одном и том же сопротивлении множитель 20, потому что мощность пропорциональна квадрату напряжения:

L=10lg⁡P1P2=20lg⁡U1U2 дБL = 10 \lg \frac{P_1}{P_2} = 20 \lg \frac{U_1}{U_2}\ \text{дБ}

Логарифмическая шкала удобна по двум причинам: она сжимает огромные диапазоны — от микроватт до киловатт — в несколько десятков единиц, а коэффициенты усиления и потери каскадов, соединённых последовательно, вместо умножения просто складываются.

Уровни: дБм, дБВ, дБмкВ

Если в знаменателе стоит фиксированная опорная величина, децибелы выражают абсолютный уровень. Опору указывают в обозначении: дБм — относительно 1 мВт, дБВ — относительно 1 В, дБмкВ — относительно 1 мкВ. 0 дБм — ровно 1 мВт, 30 дБм — 1 Вт.

дБПо мощностиПо напряжению
3× 2,0× 1,41
6× 4,0× 2,0
10× 10× 3,16
20× 100× 10
40× 10 000× 100

Переводить уровни и отношения в обе стороны, в том числе дБм в вольты на нагрузке 50, 75 или 600 Ом, удобно в калькуляторе децибел.

Где встречается

В децибелах указывают обратные потери и согласование антенн — через КСВ, подавление пульсаций питания PSRR и подавление синфазного сигнала CMRR, усиление и шум усилителей, затухание кабелей и фильтров, мощность передатчиков и чувствительность приёмников.

Частые вопросы

Почему для мощности 10·lg, а для напряжения 20·lg?

Мощность на одном и том же сопротивлении пропорциональна квадрату напряжения, а логарифм квадрата вдвое больше логарифма самой величины. Поэтому удвоение мощности — 3 дБ, а удвоение напряжения — 6 дБ: на том же сопротивлении вдвое большее напряжение даёт вчетверо большую мощность. Оба числа описывают одно и то же изменение сигнала.

Чем дБ отличается от дБм?

дБ — безразмерное отношение двух величин: усиление 20 дБ значит, что мощность выросла в 100 раз. дБм — абсолютный уровень мощности относительно 1 мВт: 0 дБм — 1 мВт, 30 дБм — 1 Вт, −30 дБм — 1 мкВт. Усиления и потери в децибелах прибавляют к уровню в дБм: сигнал 0 дБм после усилителя на 20 дБ — это 20 дБм, то есть 100 мВт.

Как перевести дБм в вольты?

Сначала перевести в мощность P = 1 мВт · 10^(дБм/10), затем найти действующее напряжение U = √(P · R) на нагрузке R. На 50 Ом 0 дБм — это 0,224 В, на 600 Ом — 0,775 В. Без сопротивления нагрузки перевести дБм в вольты нельзя.

Источники

  1. ITU-R V.574. Use of the decibel and the neper in telecommunications — определения бела и децибела, обозначения уровней
  2. Rohde & Schwarz. dB or not dB? Everything you ever wanted to know about decibels but were afraid to ask (Application Note 1MA98) — дБм, дБВ, дБмкВ, пересчёт уровней и типичные ошибки

Нашли ошибку?