dBm
功率单位 与P(瓦特)换算公式:
dBm=30+10lgP (P:瓦 )
首先, DB 是一个纯计数单位:dB = 10logX。dB的意义其实再简单不过了,就是把一个很大(后面跟一长串0的)或者很小(前面有一长串0的)的数比较简短地表示出来。如:
X = 1000000000000000(多少个了?)= 10logX = 150 dB
X = 0.000000000000001 = 10logX = -150 dB
dBm 定义的是 miliwatt。 0 dBm = 10log1 mw;
dBw 定义 watt。 0 dBw = 10log1 W = 10log1000 mw = 30 dBm。
DB在缺省情况下总是定义功率单位,以 10log 为计。当然某些情况下可以用信号强度(Amplitude)来描述功和功率,这时候就用 20log 为计。不管是控制领域还是信号处理领域都是这样。比如有时候大家可以看到 dBmV 的表达。
在dB,dBm计算中,要注意基本概念。比如前面说的 0dBw = 10log1W = 10log1000mw = 30dBm;又比如,用一个dBm 减另外一个dBm时,得到的结果是dB。如:30dBm - 0dBm = 30dB。
一般来讲,在工程中,dB和dB之间只有加减,没有乘除。而用得最多的是减法:dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除,信号功率和噪声功率相除就是信噪比(SNR)。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘,这个已经不多见(我只知道在功率谱卷积计算中有这样的应用)。dBm 乘 dBm 是什么,1mW 的 1mW 次方?除了同学们老给我写这样几乎可以和歌德巴赫猜想并驾齐驱的表达式外,我活了这么多年也没见过哪个工程领域玩这个。
dB是功率增益的单位,表示一个相对值。当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时,可按公式10 lg A/B计算。例如:A功率比B功率大一倍,那么10 lg A/B = 10 lg 2 = 3dB。也就是说,A的功率比B的功率大3dB;如果A的功率为46dBm,B的功率为40dBm,则可以说,A比B大6dB;如果A天线为12dBd,B天线为14dBd,可以说A比B小2dB。
dBm是一个表示功率绝对值的单位,计算公式为:10lg功率值/1mW。例如:如果发射功率为1mW,按dBm单位进行折算后的值应为:10 lg 1mW/1mW = 0dBm;对于40W的功率,则10 lg(40W/1mW)=46dBm。
1、dBm
dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lgP(功率值/1mw)。
[例1] 如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。
[例2] 对于40W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为:
10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
2、dBi 和dBd
dBi和dBd是考征增益的值(功率增益),两者都是一个相对值,
但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线,dBd的参考基准为偶极子,
所以两者略有不同。一般认为,表示同一个增益,用dBi表示出来比用dBd表示出
来要大2. 15。
[例3] 对于一面增益为16dBd的天线,其增益折算成单位为dBi时,则为18.15dBi
(一般忽略小数位,为18dBi)。
[例4] 0dBd=2.15dBi。
[例5] GSM900天线增益可以为13dBd(15dBi),GSM1800天线增益可以为
15dBd(17dBi)。
3、dB
dB是一个表征相对值的值,当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时,
按下面计算公式:10lg(甲功率/乙功率)
[例6] 甲功率比乙功率大一倍,那么10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。
也就是说,甲的功率比乙的功率大3 dB。
[例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。
[例8] 如果甲的功率为46dBm,乙的功率为40dBm,则可以说,甲比乙大6 dB。
[例9] 如果甲天线为12dBd,乙天线为14dBd,可以说甲比乙小2 dB。
4、dBc
有时也会看到dBc,它也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。
一般来说,dBc 是相对于载波(Carrier)功率而言,在许多情况下,用来度量与
载波功率的相对值,如用来度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等)
以及耦合、杂散等的相对量值。
在采用dBc的地方,原则上也可以使用dB替代。
搞无线和通信经常要碰到的dBm, dBi, dBd, dB, dBc
1、dBm
dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lgP(功率值/1mw)。
[例1] 如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。
[例2] 对于40W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为:
10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
2、dBi 和dBd
dBi和dBd是考征增益的值(功率增益),两者都是一个相对值,但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线,dBd的参考基准为偶极子,所以两者略有不同。一般认为,表示同一个增益,用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2. 15。
[例3] 对于一面增益为16dBd的天线,其增益折算成单位为dBi时,则为18.15dBi(一般忽略小数位,为18dBi)。
[例4] 0dBd=2.15dBi。
[例5] GSM900天线增益可以为13dBd(15dBi),GSM1800天线增益可以为15dBd(17dBi)。
3、dB
dB是一个表征相对值的值,当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时,按下面计算公式:10lg(甲功率/乙功率)
[例6] 甲功率比乙功率大一倍,那么10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。也就是说,甲的功率比乙的功率大3 dB。
[例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。
[例8] 如果甲的功率为46dBm,乙的功率为40dBm,则可以说,甲比乙大6 dB。
[例9] 如果甲天线为12dBd,乙天线为14dBd,可以说甲比乙小2 dB。
4、dBc
有时也会看到dBc,它也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。一般来说,dBc 是相对于载波(Carrier)功率而言,在许多情况下,用来度量与载波功率的相对值,如用来度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等)以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方,原则上也可以使用dB替代。
经验算法:
有个简便公式:0dbm=0.001w 左边加10=右边乘10
所以0+10DBM=0.001*10W 即10DBM=0.01W
故得20DBM=0.1W 30DBM=1W 40DBM=10W
还有左边加3=右边乘2,如40+3DBM=10*2W,即43DBM=20W,这些是经验公式,蛮好用的。
所以-50DBM=0DBM-10-10-10-10-10=1mw/10/10/10/10/10=0.00001mw。
当评估ZigBee/802.15.4射频时主要的参数是接收器 灵敏度、发送功率和链路成本。
接收器灵敏度是指无线电可靠接收数据的最低功率,单元为分贝(dBm)。dBm绝对值越大表明接收器灵敏度越高(接收器灵敏度高通俗点讲就是很微弱的信号也能被检测到)。接收器灵敏度的dBm数负值越负(也就是负值越小),射频间隔距离越大,所需射频也更少,这无疑利于降低成本。802.15.4标准规定2.4GHz射频的最低接收器灵敏度为-85 dBm,900 MHz为-92 dBm。802.15.4的所有供应商都已经超过这个标准,接收器灵敏度在-90 dBm至-100 dBm之间。(接收器接收到信号的输入功率一定要比接收灵敏度大,没有灵敏度那么负,即绝对值要比接收灵敏度绝对值小,这样才能被检测到。)尽管10 dBm看上去差别并不大,但对作用范围和系统成本影响很大。
如果射频接收器的灵敏度从-94 dBm提高到-100 dBm(注意说的是灵敏度高低,不是单指数值),将使射频的作用距离延长一倍。例如,如果接收器灵敏度为-94dBm的射频作用距离为100米,如果将灵敏度提高仅6 dBm,即-100 dBm,可将范围扩大到200米。更重要的是提高灵敏度可避免使用昂贵的高功率功率放大器(PA)(也就是发送器不需要发送很大功率的信号,因为接收器可以接收到很微弱的信号),从而降低系统的复杂度、成本和功耗。这样基于这些原因,工程师可选择高灵敏的射频。
延长射频距离的第二个重要因素是发送功率。射频发射功率越大,所需信号幅度就越大。802.15.4标准所需的最低输出功率为-3dBm,即 0.5mWatts。目前市场上的射频输出功率在0 dBm (1 mWatt)至3 dBm (2 mWatts)之间。输出功率越大性能越好。事实上,发射功率越大的射频,对功放这样的外部元件需求就越少,这样有利于降低成本,此外,放大器所需功率也甚多,会影响终端结点的电池寿命。
接收器灵敏度和发送功率都会影响发送器/接收器的范围。接收器灵敏度越高,发送功率越大,作用距离越远。即使在建筑物中,高发送功率和良好的接收器灵敏度也会提高射频链路的可靠性。
接收器灵敏度和输出功率的绝对值和被称作“链路预算”,与工作有效距离相关。例如,Chipcon的CC2420 2.4 GHz 802.15.4射频发送功率为0 dBm (1mWatt),接收灵敏度为-94 dBm,而Atmel'的Z-Link发射功率为3 dBm (2 mWatts),接收器灵敏度为-100 dBm。Chipcon射频链路预算为94 dBm,Atmel链路预算为103 dBm。
在同样条件下,如果Chipcon射频的距离为100米,Atmel的距离为280米。因此9 dBm的链路成本可使距离提高近3倍。这意味如果使用Atmel射频,仅需要Chipcon的1/3结点即可覆盖相同的网络区域。
无论是哪种情况,都需要以最负的dBm值、更长的有效范围和更少的结点覆盖给定区域。
除了链路成本外,外部元件的数量也会影响系统成本和应用电路板空间。外部元件一般为无源滤波和晶体,用以产生系统所需的时钟信号。外部元件的数量必须公布在销售商文档上。这样,无论从成本还是产品占位引脚来说,外部元件数量越少越好。