天線的測量單位: dB/dBm/dBi

 

● dB(Decibels)
當RF接收器非常靈敏,有可能收集到0.000000001W的信號,這個數字對一般人而言很難解讀,因為位數太多也不容易登錄。dB(Decibels)就是用來讓這些數字表現出具體意義與可讀性,dB 是以對數關係來描述線性的功率測量值,因此是屬於相對的測量值而非絕對值。舉天線增益的例子來看,10dB 的天線表示進入天線之前功率(Pi)與天線發射出去功率(Pf)有10dB的放大效果,10dB 的增益信號剛好是原來的10倍,以數學式表示為 ∆P = 10 x log(Pf/Pi) = 10 x log10 = 10,至於3dB的增益約略是原先信號強度的一倍,以數學式換算為 (Pf/Pi) = 10^(3/10) ≒ 2。除了說明增益,dB值也同樣用於信號衰減,例如:RF纜線衰減 -2dB、接頭衰減 -1dB,兩項加總整體衰減為 -3dB,因此信號強度約為原先的一半。

● dBm
dBm 是以1mW為測量參考值,因為10 x log(1mW/1mW) = 0 dBm,因此1mW = 0 dBm,與mW一樣屬於種絕對測量單位而非相對值。由此估算10dBm的功率等於10mW,3dBm的功率約等於2mW;每增減10dBm 就增減10倍的功率,每增減3dBm 約增減一倍的功率,因此23dBm 可以拆成+10 +10 +3,亦即1mW x 10 x 10 x 2 = 200mW。下圖顯示是dBm 與 mW簡單的對應關係。




● dBi
由前面討論我們知道可以用dB來量測信號的增益或衰減,如果要對天線增益作量化的測量,這裡就要用到dBi,i在此代表的意思是“isotropic”,也就是dBi 測量的參考值是等向放射體(isotropic radiator);這個等向放射體實際上並不存在,而是一個理論上的理想發射體,產生的電磁波在每個方向的強度都一樣,而且具有三度空間和百分百的效能,可以用太陽來想像這個等向放射體。dBi 是相對於完美的比較值,因此dBi 和dB 一樣是屬於相對的測量值。dBi與dB兩者使用的計算公式相同,對於信號的增益或衰減,dBi也可以直接以加減方式進行;舉例來說從基地台(Access Point)輸出100mW功率的RF信號,經過纜線連接產生3dB 的衰減,但經過RF 天線卻又提供6dBi的增益,所以實際上100mW可以獲得(-3dB+6dBi) = 3dB 的信號增益,因此天線端的輸出大約是 200mW(3dB 約放大一倍)。如果要以更精確的公式表示,亦即:
∆P = 10 x log(Pf/Pi) 
→ 3 dB = 10 x log(Pf/100)
→ Pf/100 = 10^0.3
→ Pf ≒ 200

最終由天線部分輸出的功率稱為 EIRP(Equivalent Isotropically Radiated Power),至於天線輸入前端的所有RF裝置、纜線及連接端子但是不包含天線,這部分稱為Intentional Radiator,所參考的功率也就是進入天線之前的端子或纜線所量到的RF功率。不論EIRP或Intentional Radiator 功率輸出大小都必須符合當地無線電波的規範。

資料來源:聯強e城市

 

 

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