1. dB
在光通信中,dB(分贝)是一个用于量化信号强度、功率增益或损耗的对数单位。
如果光源发出的功率P1,经光纤线路传输后,在接收端的功率是P2,则光纤线路的损耗是P2/P1,用分贝(dB)表示为
P1和P2的单位必须相同。dB值可正可负,当P2>P1时,为正;当P2<P1,为负。
dB是一个比值或相对单位,因而它给不出功率的绝对值,如下表所示。
功率损耗
保存功率百分比
-0.1 dB
98%
-0.5 dB
89%
-1 dB
79%
-2 dB
63%
-3 dB
50%
-6 dB
25%
-10 dB
10%
-20 dB
1%
用dB的对数特性可以将很大的比值用十分简单的方法表示出来,如下表所示。
功率变化
dB表示
增加到100000倍
50dB
增加到10000 倍
40dB
增加到1000 倍
30dB
增加到100 倍
20dB
增加到10 倍
10dB
不变
0dB
减小到10 倍
-10dB
减小到100 倍
-20dB
减小到1000 倍
-30dB
减小到10000 倍
-40dB
减小到100000 倍
-50dB
用dB可以在一系列光纤线路中,测量两个不同点之间的信号强度变化,只需要进行加减运算。
例如,要想查找-23dB的功率比P2/P1,因为-23dB=-20dB-3dB,-20dB对应的损耗是0.01,-3dB对应的损耗是0.5,这两个值的乘积就是总损耗,即0.01×0.5=0.005。
分贝计算可以查阅下图:
上图中,a)为分贝的粗略计算,b)为放大的分贝尺度,用于精确的分贝计算。注意:右侧的纵坐标刻度与底端刻度对应(P2>P1),左侧的纵坐标刻度与顶端刻度对应(P21)。
2. dBm
在光纤通信系统中,常以1mW作为参考电平,相对于1mW用dB表示的功率值用dBm表示。
dBm是将功率与1mW相比,然后取对数所得到的值,表示为
特别记住:0 dBm=1mW,所以正的dBm值大于1mW,负的dBm值小于1mW。
功率
dBm值
200mW
23
100mW
20
10mW
10
1mW
0
100μW
-10
10μW
-20
1μW
-30
100nW
-40
10nW
-50
1nW
-60
100pW
-70
10pW
-80
1pW
-90
3. 有关dBm与dB的计算
(1)
一个基准:
30dBm=1W
两个原则:
+3dB,功率乘2倍;-3dB,功率乘0.5倍。
+10dB,功率乘10倍;-10dB,功率乘0.1倍。
举例:
33dBm=30dBm+3dB=1W*2=2W
27dBm=30dBm-3dB=1W*0.5=0.5W
40dBm=30dBm+10dB=1W*10=10W
20dBm=30dBm-10dB=1W*0.1=0.1W
44dBm=30dBm+10dB+10dB-3dB-3dB=1W*10*10*0.5*0.5=25W
32dBm=30dBm+3dB+3dB+3dB+3dB-10dB=1W*2*2*2*2*0.1=1.6W
+1dB=+10dB-3dB-3dB-3dB=10*0.5*0.5*0.5=1.25
-1dB=-10dB+3dB+3dB+3dB=0.1*2*2*2=0.8
51dBm=30dBm+10dB+10dB+1dB=1W*10*10*1.25=125W
49dBm=30dBm+10dB+10dB-1dB=1W*10*10*0.8=80W
(2)
当P用μW表示时,如用dBm表示,则
举例:
1μW=10*lg(1)-30=0-30=-30dBm
2.81μW=10*lg(2.81)-30=4.487-30=-25.51dBm
500μW=10*lg(500)-30=10*(2.699)-30=26.99-30=-3dBm
10μW=10*lg(10)-30=10 *1-30=10-30=-20dBm