本文引自《数字信号处理 【美】Richard G.Lyons》
当在频域用对数函数表示信号电平时,竖轴的度量单位是分贝。
1. 利用对数确定相对的信号功率
刚开始,以贝尔为度量单位,两信号功率水平之间差异(P1和P2)可定义为两信号功率比的以10为底的对数。
功率差异=log10(P1/P2) bel
后来很快发现贝尔这个单位太大,使用不方便。
人们发现人耳能检测出十分之一贝尔的的声波功率水平差。测量出的功率差小于1是很常见的事情。所以定义了如下:
功率差异=10*log10(P1/P2) dB
对数函数的非线性效应在比值P1/P2很小时,提供了更高的分辨率,并且提供了非常好的方式来识别信号谱、数字滤波的响应和窗函数频率响应中非常小的频率差。
下面举个例子:
常用的对数关系要熟练背下:
下面是补充:
1、线性数字N转换为对数数字N(dB):
N(dB)=10*log10(N)
2、将dB值转换为线性数字:
N=10^(N(dB)/10)
举个例子:
功率放大器有20dB的增益,其实是放大了100倍,因为:10^(20/10)=100。如果你想放大1000倍,那么去找一个10*log10(1000)=30dB的功率放大器吧!
有了这个表格,其他值都可以通过上面的值近似计算出来,例如6=2*3对应3+4.77=7.77dB。
关于dB的几点补充说明:
分贝(Decibel,dB)是单位“贝尔”的十分之一,最早是贝尔先生用来反应人耳听觉特性的。人类耳朵在声音强度较低时所产生的变化人耳比较敏感,而声音强度较高时所产生的变化人耳反而比较无法分辨,人耳这样的特性刚好很近似于对数型态。
对于功率,是用10*log10(.)来计算;而对于电压和电流则是20*log10(.)。
在dB,dBm,dBW的计算中,要注意基本概念;例如0dBW = 10*log10(1W) = 10*log10(1000mW)= 30dBm;
dBm减 dBm 实际上是两个功率相除,得到的结果是dB。例如,信号功率和噪声功率相除就是信噪比(SNR)dB。