Що таке dBi, dBm?

Для початківців кілька слів про незрозумілих для багатьох одиницях виміру прийнятих в антеною техніці і радіотехніці високих частот.

• dB (дБ) - децибел. У загальному випадку логарифмічна одиниця відносин чого небудь. Замінює собою таке поняття як «рази». Тобто це не абсолютна величина типу вольт або ват, а відносна, як наприклад відсотки.

  Np (dB) = 10 lg (P1 / P2)

  Наприклад, якщо рівень сигналу зріс в 1000 разів за потужністю, то це відповідає +30 dB (кажуть сигнал зріс на 30 дБ). Застосування такої одиниці виміру відносин, дозволяє замінити множення / ділення на складання / віднімання при підрахунку посилення / ослаблення. Приклад ... У фідері сигнал був ослаблений в 4 рази, а підсилювач його підвищив в 220 разів. Тоді в системі фідер-підсилювач сигнал посилився в 220/4 = 55 разів. У децибелах розрахунок простіше 23 - 6 = 17 дБ.

• dBm (дБм). Іноді зручно якусь величину прийняти за еталон (нульовий рівень) і щодо її вимірювати рівень вже в децибелах. Так, якщо взяти за нульовий рівень - 1мВт і щодо його вимірювати потужність по логарифмічною децибельних шкалою, то з'являється така одиниця виміру як дБм (1мВт = 0 дБм). Вона вже має цілком вагомий фізичний зміст, на відміну від безособових децибелів, dBm - це міра потужності. У ній вимірюють рівень слабких сигналів (в тому ж «палкомере» модему), чутливість приймачів, потужність передавачів і т.п. Наприклад рівень в 50 мкв на 50-омном вході приймача відповідає рівню потужності 5 · 10 -8 мВт або -73 дБм. Вимірювати чутливість в одиницях потужності більш зручно, ніж в одиницях напруги, так так нам доводиться мати справу з сигналами різної форми, в тому числі шумовими. До того ж, ми позбавляємося від необхідності кожного разу уточнювати, яке вхідний опір приймача. Наприклад, порогова потужність більшості "свистків", при якій вони ще Коннект з базовою станцією близько -110 dBm. Потужність передавача теж можна вимірювати в dBm. Наприклад потужність Wi Fi роутера в 100 мВт дорівнює 20 dbm. Можна скористатися нашим онлайн калькулятором для перекладу мВт в дБм і назад . У багатьох пристроях ви виявите рівень сигналу в asu. Це ще одна одиниця виміру рівня сигналу, покликання увігнати в ступор аноніма своєю незрозумілістю. Розшифровується - "Arbitrary Strength Unit" - усереднена одиниця рівня сигналу. Справа в тому, що в різних діапазонах ми використовуємо канали з різною модуляцією, різної смугою частот і т.п. Тому рівні dBm в 3G і 4G - не еквівалентні однаковою чутливості по відношенню сигнал / шум в каналі. Щоб привести чутливість до єдиного знаменника придумали asu. Зв'язок між asu і dBm для різних діапазонів наступна:
  

  • GSM: dBm = 2 × ASU - 113, ASU в діапазоні значень 0..31 і 99 (мережа не визначена).
  • UMTS: dBm = ASU - 116, ASU в діапазоні значень -5..91 і 255 (мережа не визначена).
  • LTE: (ASU - 141) ≤ dBm <(ASU - 140)

• dBi (дБи). Одиниця виміру посилення антен щодо «еталонної» антени. За таку еталонну антену прийнятий так званий ізотропний випромінювач - ідеальна антена, діаграма спрямованості якої є сферою, коефіцієнт посилення якої дорівнює одиниці і ККД якої дорівнює 100%. Випромінювання сигналу таким випромінювачем відбувається з рівномірною інтенсивністю в різні боки. Такий антени в природі не існує, це віртуальний об'єкт, однак, дуже зручний як еталон для вимірювання параметрів реальних антен. Існує ще одна одиниця: dBd - тут за еталон прийнятий полуволновой диполь. Однак, використання dBi краще, тому що в цьому випадку простіше розрахунок енергетичного балансу траси радіозв'язку. dBi - це відносна одиниця, нічим по суті від простого децибели не відмінна, крім визначення еталону, щодо якого і йде відлік. Принципової різниці між dBi і dBd немає - посилення в dBi = посиленню в dBd + 2.15 dB. У старих радіоаматорських книжках і журналах посилення антен вимірюють просто в децибелах. У цьому випадку найчастіше мається на увазі посилення щодо півхвильового вібратора, тобто воно еквівалентно dBd. Вимірювання відносно ізотропного випромінювача спочатку використовувалося тільки в США, але останнім часом поширилося у всьому світі, тому в уникненні плутанини зараз, якщо мова йде про посилення антени, правилом хорошого тону вважається використання децибели з суфіксом - dBi або dBd.
  

В принципі за «нульовий рівень» можна прийняти будь-яку величину. Так на світ з'являються такі звірі як "дБмкВ" (напруга - ставлення до одного мікровольт), "дбвт" (потужність - ставлення до одного вату). В акустиці за нульовий рівень звуку прийнято звуковий тиск 2 · 10 -5 Па - поріг чутності. При цьому там не стали морочитися з доважком до «дБ», а прямо так і вимірюють рівень звуку в децибелах. Так склалося історично, тому що децибели вперше застосовувалися саме в області акустики. Але треба мати на увазі - це як би не "чисті" відносні децибели, а «звукові» - абсолютні. Наприклад, шум реактивного літака з відстані 25 м дорівнює 140 дБ, а 0 дБ - це поріг чутності. Часто можна зустріти одиницю під ім'ям dBA. Вона спеціально придумана для вимірювань інтенсивності шумів. Величина дБА - рівень звукового тиску, який вимірюється в "звукових" децибелах за допомогою шумоміра, що містить коригувальну ланцюжок, що імітує чутливість людського вуха, що дає можливість отримувати відліки більш відповідні реальної чутності шуму.

Взагалі, люди почали використовувати децибели для вимірювання різних речей не просто так. Ще в XIX столітті психофізіологами Ернстом Вебером і Густавом Фехнером було встановлено, що "сила відчуття p пропорційна логарифму інтенсивності подразника S". Це відноситься до звуку, освітленості, тактильним відчуттям.
У техніці дротового зв'язку використовують іншу одиницю - Непер. Непер визначаються не через десятковий, а через натуральний логарифм. Може це і правильніше, адже багато законів природи засновані на числі Ейлера, яке є підставою натурального логарифма. Але все-таки ми користуємося децибелами. (1 Непер = 8,686 дБ)

При розрахунках всі ці dB, dBi, dBm по суті своїй все є децибелами, тобто підсумовуються (якщо посилення) або віднімаються (якщо загасання), але dBm має пріоритет як міра потужності сигналу. наприклад:

Рівень на вході приймача (dBm) = Потужність передавача (dBm) + Посилення антен (dBi) - Ослаблення сигналу (dB)

Недосвідчений анонім зазвичай втрачається при вигляді такого достатку різновидів децибел. Але потім приходить розуміння, що це приносить спрощення в розрахунках. Наприклад, в розрахунку дальності зв'язку Wi-Fi . Багатьом важко наочно уявити собі «децибельних» шкалу, особливо в негативній області. Насправді це легко зробити за аналогією зі звичним всім термометром. Чим вище потужність в dBm, тим «тепліше» цифра. Іншими словами -75dBm більше (вище за шкалою, «тепліше»), ніж -95dBm. Більш негативна цифра в опції швидкості означає, що приймач здатний прийняти слабший (холодний) сигнал.

Ось так воно все заплутано в цьому децибельних царстві. І наостанок ... Майте на увазі, що децибел і імбеціл абсолютно різні поняття.