"dB" 是什么？
时间：2009-09-23 点击：
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"dB" 是什么？
No.13 1994 Jan. p 73 ~ 75, by 文伯铨 / KM2X
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在空中常听到“你的讯号很强，超过 S9 达 10dB 之多，我的定向天线有 9dB 增益”。乍听起来，只知道讯号很强，天线效能很高；但是“ dB ”这名词很抽像，代表什么呢？
业余无线电有很多引人入胜之处，其中之一是在交谈时用很多常人不懂的术语，例如 CQ （呼叫任何电台；本杂志刊名）、QRX （请稍候）、QSL （收听证实）、73 （致最高慰问之意）、55 （中国式的 73；因 5 月 5 日为中国业余节）、88 （爱与吻）、99 （滚开）等。
99 是杜撰之词，在业余界有数十年的历史，非常不礼貌，万不能用，更不能在空中用。
本文要谈的是一个常用，但让人很迷惑的名词，且带有一点儿神秘性。这即是“地比” (dB)，或称“分贝耳”。
在空中常听到“你的讯号很强，超过 S9 达 10dB 之多，我的定向天线有 9dB 增益 (GAIN) ”。乍听起来，只知道讯号很强，天线效能很高；但是 dB 这名词很抽像，有些不知所云。
电能及声音强度的比较单位
其实 dB 是用来表示电能及声音强度 (INTENSITY) 的一个“比较单位”，它与“绝对单位”的观点不同。绝对单位如一公尺便是一公尺，一伏特便是一伏特，干脆俐落；dB 则是比较单位。
举一个例子来说，假使某一电台原先的电力是 10W，后来增加到 20W ，即比以前的电力强大一倍。如果用 dB 来讲，强一倍便是增多 3dB。
再假使该电台原先的电力是 100W，后来将电力加强至 200W，也即是增强一倍；用 dB 来表示，这台也是同样加强了 3dB。
由此二例可看出，不论其原先的电力是 10W 或 100W 或 1000W，如果加强一倍，都是加强了 3dB。这便是 dB 迷惑、神秘处之一。
用对数来计算
dB 另一迷惑处是用对数 (LOGARIITHM) 来算。因此，用 dB 来表示强度的增加或减少，不像用乘法简单明了。这仍得要举例才能说清楚。
表一：电力每增加一倍，即加多 3 个 dB。 dB 数 电力比例 (P1/P2)
0 1.0000 11.0 12.589
0.5 1.1220 12.0 15.849 算作 16
1.0 1.2589 13.0 19.953
2.0 1.5849 14.0 25.119
3.0 1.9953 算作 2 15.0 31.623 算作 32
4.0 2.5119 16.0 39.811
5.0 3.1623 17.0 50.119
6.0 3.9811 算作 4 18.0 63.096 算作 64
7.0 5.0119 19.0 79.433
8.0 6.3096 20.0 100.00
9.0 7.9433 算作 8 21.0 126.84 算作 128
10.0 10.000
假如某电台原先的电力是 100W，将电力加强一倍至 200W，依照前文的算法，是多了 3dB；后来将电力再提高一倍至 400W，这又多 3dB；如将电力再由 400W，加一倍至 800W，这又多了 3dB。
这时，前前后后从 100W 开始加至 800W，以瓦特数来计算，则是加了八倍；以 dB 来算，则是增加 9dB。因为每一倍是 3dB，三个一倍是为 9dB。请看表一及其公式。 电力的公式：
dB = 10 ㏒ 10(P1/P2)
照公式演算，可得 dB 与电力比例表（表一）：
再举一例，某电台的电力是 100W，接一根半波天线（或称偶极天线 DIPOLE ）；后改用一根 9dB 增益的定向天线，发射电力仍旧是 100W。远地电台收听他的讯号，其强度有如用半波天线，但却和 800W 电力一样响，其理同上。
再发展下去便更有趣了，假如某电台的电力是 1000W，用一根有 9dB 增益的天线，他的讯号强度相等于用半波天线，而电力是 8000W。如果收讯的电台，也用一根有 9dB 增益的天线来收听，当这收发二根天线相互对准以后，讯号的强度便有如 63000W 一般响！
这好像有些不可思议，但根据公式来算，或参看表一中的数字，也确是如此。
多十倍电力求取 10dB 讯号
在此说一则小故事，有一次我在纽约，旁听一美国电台和一欧洲电台作一试验。各以高增益的天线对准，并以 1000W 来作 QSO，目的是要看看收讯强度表 ("S" METER) 的指针，能否达到 20dB over S9。
开始时，充满信心，以为拥有最强大的火力，最优良的天线，一定游刃有余，尚怕烧坏 S 表！试验下来，结果并不如想像中那么圆满。无论如何校正天线，调整电力，最高只能达到 10dB over S9 而已。而依照表一所示，如要多 10dB ，电力须要提升十倍，即一万瓦特！谈何容易。 电压或电流的公式：
dB = 20 ㏒ 10(E1/E2)
dB = 20 ㏒ 10(I1/I2)
依公式演算，可得下列 dB 与电压／电流比例表（假定 E1 及 E2 之总阻相同，I1 及 I2 之总阻相同）
表二：电压或电流每增加一倍，即加多 6 个 dB（与电力多 3dB 不同） dB 数 电压或电流比例
(E1/E2) 或 (I1/I2) dB 数 电压或电流比例
(E1/E2) 或 (I1/I2) dB 数 电压或电流比例
(E1/E2) 或 (I1/I2)
0 1.0000 7.0 2.2387 15.0 5.6234
0.5 1.0593 8.0 2.5119 16.0 6.3096
1.0 1.1220 9.0 2.8184 17.0 7.0795
2.0 1.2589 10.0 3.1623 18.0 7.9433 算作 8
3.0 1.4125 11.0 3.5481 19.0 8.9125
4.0 1.5849 12.0 3.9811 算作 4 20.0 10.0000
5.0 1.7783 13.0 4.4668
6.0 1.9953 算作 2 14.0 5.0119
讯号强度零≠听不见
上面说过，每多 3dB，电力便要增加一倍。一具发射机如要加一倍电力，非但线路要重新设计，电源要加大多多，甚至冷却系统都得从头再来，确实是一大工程。
可是，在听觉上，多 3dB 有何不同呢？说起来很令人泄气，在普通谈话时，如将嗓子略为大声一些，这便是 3dB。
表三是数种声音响度的比较图表，请参考。
表三：数项声音响度的比较。 声音项目 假定单位 分贝耳
飞机引擎附近 1,000,000,000,000 120
－－－ 100,000,000,000 110
飞机飞行时客舱 10,000,000,000 100
拥挤交通、空气钻 1,000,000,000 90
－－－ 100,000,000 80
噪杂办公室、电话对话、普通交通 10,000,000 70
－－－ 1,000,000 60
一般办公室 100,000 50
普通谈话 10,000 40
清静家庭、小声对话 1,000 30
－－－ 100 20
微风吹叶、耳语 10 10
万籁皆寂 1 0
一般通讯机上都装有 S 表，表面上共有九个刻度，即 1 至 9；每一刻度是 6dB。S9 以上则用 dB 数来表示，如 10dB、20dB 等。在通讯时，可将对方讯号强度，依表上指示，告诉对方，如 "Your signal is S9 on my meter." 等。
但有些时候，对方讯号的“声音”很响，而 S 表的指针一动也不动；如果依表上所指，给对方的强度报告是 "0"，便会闹出逻辑的笑话。这时应用常识来判断，给予适当的报告。
请注意，有些比赛或奖状的主办机构，对于 S3 以下的强度不做算。所以能完成 QSO 的讯号，最低应给予 S3；否则，对方收到你的 QSL 卡，也不能作有效的证明。如对方讯号弱得太勉强，干脆说收听不到。
"declbel" … 贝耳的十分之一
dB 是 decibel 的缩写。deci 是拉丁文的字根，意为十分之一。Bel 是声音、电力、电压、电流的比较强度单位，以纪念电话发明人贝耳 (BELL)。
Bel （请注意只有一个 L ）的数值太大，为实用起见，将之裁小成 decibel。在最出定单位时，大多采用科学家的姓，如伏特、贝耳等，并将之变成普通名词，英文字母全部小写，如 db 等。
近年的趋势，为向前人表示尊敬，将其姓的第一字写成大楷，而成 dB 、kHz 等。
由于 dB 是一个比较单位，一定要有所比较，方能达意，所以在 dB 二字的后面加注要比较的东西，如“ dBd ”是表示与半波天线 (DIPOLE) 比较的增益。唯应注意的是，在使用此类单位时，在文内应有所说明。如所比较的某一物是熟知的论点中心，则不必加注，亦不至于误解。
用 dB 表示较为简易
行文至此，有感于科学家为什么采纳这个古怪用对数又难缠的单位。详阅表三，似可悟出一个端倪。
表三中，最下一项是“万籁皆寂”，其假定单位 (ARBITRARY UNIT) 是 1， dB 值是 0。再上一项是耳语、微风吹叶等，其单位是 10，dB 值是 10。最上一项是飞机引擎的噪声，其单位是 1 字后面加 12 个 0，dB 值是 120。
由是之故，如果使用假定单位或类似的单位，其范围是从 1 至 1 字后面加 12 个 0，是否太广，不利于实用！若由 dB 来表示，则从 0 到 120，岂不简易多多！这是笔者浅薄的推测，有待高手指正。
dB 的变化还有很多，希望外行充内行的本文，能帮助读者了解业余界常用的 dB 值。
参考资料：
(1) ARRL 业余无线电手册。
(2) ITT 国际电话电报公司出版，无线电工程师参考资料。
(3) 大英百科全书。
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