дБм
дБм или дБмВт логарифмической (децибел-милливатты) — это единица уровня мощности , выраженная в (дБ) , шкале децибел соответствующей одному милливатту (мВт). Это простой метод измерения, обычно используемый техническими специалистами и инженерами по радио, микроволновой и волоконно-оптической связи для измерения мощности системных передач в логарифмическом масштабе , который может выражать как очень большие, так и очень маленькие значения в краткой форме. дБВт — аналогичная единица, измеряемая относительно одного ватта (1000 мВт), а не милливатт.
Децибел ( дБ ) — это безразмерная единица , используемая для количественного определения соотношения между двумя величинами, например, отношением сигнал/шум . дБм также безразмерен, [1] [2] но поскольку он сравнивается с фиксированным эталонным значением, рейтинг в дБм является абсолютным.
ДБм не является частью Международной системы единиц (СИ), и поэтому его не рекомендуется использовать в документах или системах, соответствующих единицам СИ. (Соответствующей единицей СИ является ватт.) Однако единица измерения децибел (дБ) без суффикса «м» разрешена для относительных величин, но не допускается для использования непосредственно вместе с единицами СИ. Десять децибел-милливатт можно записать в системе СИ как 10 дБ (1 мВт). [3] : 7.4
В аудио и телефонии дБм обычно указывается относительно импеданса 600 Ом. [4] обычно используется в телефонных голосовых сетях, тогда как в радиочастотной работе дБм обычно указывается относительно импеданса 50 Ом. [5]
Преобразование единиц измерения
[ редактировать ]Уровень мощности 0 дБм соответствует мощности 1 милливатт. Увеличение уровня на 10 дБ эквивалентно десятикратному увеличению мощности. Следовательно, увеличение уровня на 20 дБ эквивалентно 100-кратному увеличению мощности. Увеличение уровня на 3 дБ примерно эквивалентно удвоению мощности, а это означает, что уровень 3 дБм примерно соответствует мощности 2 мВт. Аналогичным образом, при каждом уменьшении уровня на 3 дБ мощность снижается примерно вдвое, в результате чего −3 дБм соответствует мощности около 0,5 мВт.
Чтобы выразить произвольную мощность P в мВт как x в дБм, можно использовать следующее выражение: [6]
И наоборот, чтобы выразить произвольный уровень мощности x в дБм как P в мВт:
Таблица примеров
[ редактировать ]Ниже приведена таблица, суммирующая полезные случаи:
| Уровень мощности | Власть | Примечания |
|---|---|---|
| 526 дБм | 3.6 × 10 49 В | Столкновение черной дыры , мощность, излучаемая гравитационными волнами после столкновения GW150914 , по оценкам, в 50 раз превышает выходную мощность всех звезд в наблюдаемой Вселенной. [7] [8] |
| 420 дБм | 1 × 10 39 В | Лебедь А , один из самых мощных радиоисточников на небе. |
| 296 дБм | 3.846 × 10 26 В | Общая выходная мощность Солнца [9] |
| 120 дБм | 1 ГВт = 1 000 000 000 Вт | Экспериментальная система генерации сверхмощного микроволнового излучения (HPM), 1 ГВт на частоте 2,32 ГГц, время 38 нс [10] |
| 105 дБм | 32 МВт | Радар космического наблюдения с фазированной решеткой AN/FPS-85 , заявленный Космическими силами США как самый мощный радар в мире. [11] |
| 95,5 дБм | 3600 кВт | Максимальная выходная мощность высокочастотной программы активных полярных исследований , самая мощная коротковолновая станция 2012 года. |
| 80 дБм | 100 кВт | Типичная мощность передачи с FM-радиостанции радиусом действия 50 километров (31 миль) |
| 62 дБм | 1,588 кВт | 1,5 кВт — это максимальная разрешенная мощность радиолюбительской радиостанции США . [12] |
| 60 дБм | 1 кВт = 1000 Вт | Типичная комбинированная радиочастотная мощность, излучаемая микроволновой печи элементами |
| 55 дБм | ~300 Вт | Типичная одноканальная выходная мощность K u диапазона геостационарного спутника |
| 50 дБм | 100 Вт | Типичное общее тепловое излучение, излучаемое человеческим телом , пик на частоте 31,5 ТГц (9,5 мкм) Типичная максимальная выходная радиочастотная мощность трансивера любительской радиосвязи КВ- без усилителя мощности |
| 40 дБм | 10 Вт | Типичная мощность передачи по линии электропередачи (ПЛК) |
| 37 дБм | 5 Вт | Типичная максимальная выходная радиочастотная мощность портативного радиолюбительского приемопередатчика ОВЧ/УВЧ |
| 36 дБм | 4 Вт | Типичная максимальная выходная мощность гражданской радиостанции (27 МГц) во многих странах. |
| 33 дБм | 2 Вт | Максимальная мощность мобильного телефона UMTS / 3G (мобильные телефоны класса мощности 1) Максимальная мощность мобильного телефона GSM850/900 |
| 30 дБм | 1 Вт = 1000 мВт | Мобильный телефон DCS или GSM 1800/1900 МГц. EIRP IEEE 802.11a (каналы шириной 20 МГц) либо в поддиапазоне 2 5 ГГц (5470–5725 МГц), при условии, что передатчики также соответствуют стандарту IEEE 802.11h, либо U-NII -3 (5725–5825 МГц). Первый предназначен только для ЕС, второй – только для США. Кроме того, максимальная мощность, разрешенная FCC американским лицензиатам любительской радиосвязи для управления радиоуправляемыми самолетами или эксплуатации радиоуправляемых моделей любого другого типа в любительских радиодиапазонах в США. [13] |
| 29 дБм | 794 МВт | |
| 28 дБм | 631 МВт | |
| 27 дБм | 500 мВт | Типичная сотового телефона мощность передачи Максимальная мощность мобильного телефона UMTS/3G (мобильные телефоны класса мощности 2) |
| 26 дБм | 400 мВт | |
| 25 дБм | 316 мВт | |
| 24 дБм | 251 МВт | Максимальная мощность мобильного телефона UMTS/3G (мобильные телефоны класса мощности 3) 1880–1900 МГц DECT (250 мВт на канал 1728 кГц). EIRP для беспроводной локальной сети IEEE 802.11a (каналы шириной 20 МГц) либо в поддиапазоне 1 5 ГГц (5180–5320 МГц), либо в диапазонах U-NII -2 и -W (5250–5350 МГц и 5470–5725 МГц соответственно) . Первый предназначен только для ЕС, второй – только для США. |
| 23 дБм | 200 мВт | EIRP для каналов беспроводной локальной сети IEEE 802.11n шириной 40 МГц (5 мВт/МГц) в поддиапазоне 4 5 ГГц (5735–5835 МГц, только для США) или поддиапазоне 2 5 ГГц (5470–5725 МГц, только в ЕС). Также применимо к беспроводной локальной сети IEEE 802.11a шириной 20 МГц (10 мВт/МГц) в поддиапазоне 1 5 ГГц (5180–5320 МГц), если она также совместима с IEEE 802.11h (в противном случае только 3 мВт/МГц → 60 мВт при невозможности динамического отрегулируйте мощность передачи и только 1,5 мВт/МГц → 30 мВт, когда передатчик также не может динамически выбирать частоту ). |
| 22 дБм | 158 мВт | |
| 21 дБм | 125 мВт | Максимальная мощность мобильного телефона UMTS/3G (мобильные телефоны класса мощности 4) |
| 20 дБм | 100 мВт | EIRP для каналов беспроводной локальной сети IEEE 802.11b/g шириной 20 МГц в диапазоне Wi-Fi / ISM 2,4 ГГц (5 мВт/МГц). Bluetooth Радио класса 1.Максимальная выходная мощность нелицензированного AM-передатчика США 15.219. FCC в соответствии с правилами [14] |
| 19 дБм | 79 мВт | |
| 18 дБм | 63 мВт | |
| 17 дБм | 50 мВт | |
| 15 дБм | 32 мВт | Типичная по беспроводной локальной сети мощность передачи данных в ноутбуках |
| 10 дБм | 10 мВт | |
| 7 дБм | 5,0 мВт | Общий уровень мощности, необходимый для проверки схемы автоматической регулировки усиления в АМ-приемнике. |
| 6 дБм | 4,0 мВт | |
| 5 дБм | 3,2 мВт | |
| 4 дБм | 2,5 мВт | Радио Bluetooth класса 2, радиус действия 10 м |
| 3 дБм | 2,0 мВт | |
| 2 дБм | 1,6 мВт | |
| 1 дБм | 1,3 мВт | |
| 0 дБм | 1,0 мВт = 1000 мкВт | Стандартное радио Bluetooth (класс 3), радиус действия 1 м |
| −1 дБм | 794 мкВт | |
| −3 дБм | 501 мкВт | |
| −5 дБм | 316 мкВт | |
| −10 дБм | 100 мкВт | Максимальная мощность принимаемого сигнала беспроводной сети (варианты 802.11) |
| −13 дБм | 50,12 мкВт | Тональный сигнал для точного плана тонального набора, найденного в коммутируемых телефонных сетях общего пользования в Северной Америке. |
| −20 дБм | 10 мкВт | |
| −30 дБм | 1,0 мкВт = 1000 нВт | |
| −40 дБм | 100 нВт | |
| −50 дБм | 10 нВт | |
| −60 дБм | 1,0 нВт = 1000 пВт | Земля . получает один нановатт на квадратный метр от величины +3,5 звезды звездной [15] |
| −70 дБм | 100 пВт | |
| −73 дБм | 50,12 пВт | Уровень сигнала «S9», сильный сигнал, на S-метре обычного любительского или коротковолнового радиоприемника. |
| −80 дБм | 10 пВт | |
| −100 дБм | 0,1 пВт | Минимальная мощность принимаемого сигнала беспроводной сети (варианты 802.11) |
| −111 дБм | 0,008 пВт = 8 фВт | Минимальный тепловой шум коммерческой GPS для полосы пропускания одноканального сигнала (2 МГц) |
| −127,5 дБм | 0,178 фВт = 178 аВт | Типичная мощность принимаемого сигнала от спутника GPS |
| −174 дБм | 0,004 аВ = 4 зВт | Минимальный тепловой шум для полосы пропускания 1 Гц при комнатной температуре (20 °C) |
| −192,5 дБм | 0,056 zW = 56 yW | Минимальный уровень теплового шума для полосы пропускания 1 Гц в космическом пространстве (4 кельвина ) |
| −∞ дБм | 0 Вт | Нулевая мощность не очень хорошо выражается в дБм (значение — отрицательная бесконечность ). |
Стандарты
[ редактировать ]Интенсивность сигнала (мощность на единицу площади) можно преобразовать в мощность принимаемого сигнала путем умножения на квадрат длины волны и деления на 4π (см. Потери на трассе в свободном пространстве ).
В Министерства обороны США практике под невзвешенными измерениями обычно понимаются применимые к определенной полосе пропускания , которая должна быть указана или подразумеваться.
В европейской практике псофометрическое взвешивание может быть, как указано в контексте, эквивалентным dBm0p , что является предпочтительным.
В аудио 0 дБм часто соответствует примерно 0,775 В, поскольку 0,775 В рассеивает 1 мВт при нагрузке 600 Ом. [16] Соответствующий уровень напряжения составляет 0 дБн без ограничения 600 Ом. И наоборот, для радиочастотных ситуаций с нагрузкой 50 Ом 0 дБм соответствует примерно 0,224 В, поскольку 0,224 В рассеивает 1 мВт при нагрузке 50 Ом.В общем, соотношение между уровнем мощности P в дБмс и среднеквадратичным напряжением V в вольтах на нагрузке с сопротивлением R (обычно используемой для завершения линии передачи с сопротивлением Z ) таково:
Выражение в дБм обычно используется для измерения оптической и электрической мощности, а не для других типов мощности (например, тепловой). Доступен список уровней мощности в ваттах , который включает в себя множество примеров, не обязательно связанных с электрической или оптической мощностью.
Впервые дБм был предложен в качестве отраслевого стандарта. [16] в статье «Новый стандартный индикатор объема и контрольный уровень». [17]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]
В этой статье использованы общедоступные материалы из Федеральный стандарт 1037C . Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г. (в поддержку MIL-STD-188 ).
- ^ Грин, Линн Д. (2019). Волоконно-оптическая связь . ЦРК Пресс. п. 181. ИСБН 9781000694512 .
- ^ Косацкий, Том (2013). Комплект радиочастотных инструментов для специалистов по гигиене окружающей среды (PDF) . Центр по контролю заболеваний Британской Колумбии. п. 8. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
- ^ Томпсон и Тейлор, 2008, Руководство по использованию международной системы единиц (СИ), Специальная публикация NIST SP811 . Архивировано 3 июня 2016 г. в Wayback Machine .
- ^ Бигелоу, Стивен (2001). Понимание телефонной электроники . Ньюнес. стр. 16 . ISBN 978-0750671750 .
- ^ Карр, Джозеф (2002). Радиочастотные компоненты и схемы . Ньюнес. С. 45–46 . ISBN 978-0750648448 .
- ^ Собот, Роберт (2012). Электроника беспроводной связи: введение в радиочастотные схемы и проектирование . Спрингер. п. 252. ИСБН 9783030486303 .
- ^ «НАБЛЮДЕНИЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН ОТ СЛИЯНИЯ ДВОЙНЫХ ЧЕРНЫХ ДЫР» (PDF) . LSC (Научное сотрудничество Лиго) . Калтех. 2015. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. Проверено 10 апреля 2021 г.
- ^ «Найдено! Гравитационные волны, или морщина в пространстве-времени» . Нэшнл Географик . 11 февраля 2016 г. Архивировано из оригинала 24 февраля 2021 года . Проверено 10 апреля 2021 г.
- ^ «Спросите нас: Солнце» . Космикопия . НАСА. 2012. Архивировано из оригинала 16 августа 2000 г. Проверено 13 июля 2017 г.
- ^ Ли, Вэй; Ли, Чжи-цян; Сунь, Сяо-лян; Чжан, Цзюнь (01 ноября 2015 г.). «Надежная, компактная и повторяющаяся система генерации микроволнового излучения высокой мощности» . Обзор научных инструментов . 86 (11): 114704. Бибкод : 2015RScI...86k4704L . дои : 10.1063/1.4935500 . ISSN 0034-6748 . ПМИД 26628156 .
- ^ «АН/ФПС-85» . Информационный бюллетень ВВС США . Министерство обороны США . Проверено 19 мая 2017 г.
- ^ «Часть 97 — Радиолюбительство» . АРРЛ. Архивировано из оригинала 9 октября 2012 г. Проверено 21 сентября 2012 г.
- ^ [1] Архивировано 22 декабря 2016 г. в Wayback Machine Служба любительской радиосвязи FCC, часть 97 — Правило 97.215, Телеуправление моделями кораблей , раздел (c).
- ^ Веб-документы FCC со ссылкой на 15.219. Архивировано 6 ноября 2011 г. на Wayback Machine .
- ^ «Лучезарный поток звезды +3,5» . Архивировано из оригинала 30 июня 2012 г. Проверено 22 июля 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Дэвис, Гэри (1988). Справочник по звукоусилению . Ямаха. п. 22. ISBN 0881889008 .
- ^ Чинн, штат Ха; Д.К. Ганнетт; Р. М. Морис (январь 1940 г.). «Новый стандартный индикатор объема и контрольный уровень» (PDF) . Труды Института радиоинженеров . 28 (1): 1–17. дои : 10.1109/JRPROC.1940.228815 . S2CID 15458694 . Архивировано (PDF) из оригинала 13 февраля 2012 г. Проверено 4 августа 2012 г.