射頻與高頻電路

dBm(分貝毫瓦)

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射頻訊號的功率跨度極大,從發射機的好幾瓦,一直到接收到的、只有兆分之一瓦的耳語。把那些零全寫出來毫無希望,所以射頻工程師用一種叫 dBm 的對數功率刻度。它是把分貝的想法套用到絕對功率上,並有一個固定的參考:0 dBm 定義為恰好 1 毫瓦。因為是對數,它把巨大的功率範圍化成一段舒適的小數字,也把乘法變成加法。

定義是:功率(dBm)= 10 times log10(功率毫瓦數 / 1 mW)。所以 1 mW 是 0 dBm,10 mW 是 +10 dBm,100 mW 是 +20 dBm,1 瓦(1000 mW)是 +30 dBm。反過來,0.1 mW 是 -10 dBm,1 微瓦是 -30 dBm。兩個方便的事實讓心算變容易:每 +10 dB 是十倍功率,每 +3 dB(非常接近)是兩倍功率;所以 +23 dBm 是 200 mW(20 dBm 是 100 mW,再加 3 dB 加倍)。真正的妙處出現在鏈路預算裡:因為分貝的增益與損耗只是相加,你可以把整條鏈寫成一個和。從 +30 dBm 的發射機出發,電纜損 3 dB,到接收機的路徑損耗 120 dB,你就落在 30 - 3 - 120 = -93 dBm 的遠端天線處,全靠相加。

dBm 是射頻的日常貨幣:發射功率、接收機靈敏度、頻譜分析儀上的訊號位準全都以 dBm 報出,而鏈路預算就是把 dBm 與 dB 相加做出來的。值得早點釐清的誠實提醒。dBm 是絕對功率(相對於 1 mW);單純的 dB 是沒有參考的比值,所以你把 dB 加到 dBm 得到 dBm,卻絕不把兩個 dBm 當成比值那樣相加。而且 dBm 是功率、不是電壓,換算成伏特還取決於阻抗,所以 0 dBm 進入 50 歐姆約為 0.22 伏特均方根,這個數字單憑 dBm 是得不到的。

一個鏈路預算:一台 +30 dBm(1 W)的發射機,接到損耗 2 dB 的電纜,再到天線,越過 130 dB 損耗的路徑,進入接收機。抵達的功率是 30 - 2 - 130 = -102 dBm。若接收機需要 -100 dBm 才能運作,這條鏈路差了 2 dB,全靠把數字相加算出來。

在 dBm 下,整個鏈路預算變成增益與損耗的簡單相加。

dBm 是相對於 1 mW 的絕對功率,而單純的 dB 是比值;把 dB 加到 dBm 得到 dBm,但絕不能把兩個 dBm 相加當作加倍。要換成伏特還需要阻抗,因為 dBm 是功率、不是電壓。

又称
dBmdecibel-milliwatt分貝毫瓦