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法律研究無線通訊中分貝表示的應用是什麼？
分貝 (dB) 表示的應用是什麼？
為了方便資料表示和分析，分貝表示被用於各種引數，例如放大器增益、回波損耗、路徑損耗、信噪比 (SNR) 等等。這裡介紹了一些這樣的表示方法。
分貝 (dB) 中的量 = log10(比較量)/(參考量)
放大器增益
射頻 (RF) 功率放大器的增益通常也以“dB”表示。通常的做法是將放大器串聯以獲得高輸出增益。這種排列形式稱為級聯。在級聯放大器系統中，一個放大器的輸出作為其後續放大器的輸入。總增益計算為各個放大器增益的乘積。
當以“dB”表示時，各個放大器的增益相加即可計算出總增益。
“**增益**”是放大器的效能指標。假設一個放大器設計為提供 10 dB 的增益。
10 dBW 的功率增益意味著什麼？
設 X = 1 W，Y = 10 W。因此，可以說 Y 比 X 大十倍。
有趣的是，線性尺度上的十倍增加對應於對數尺度上的 10 dB 增益。這裡，X 可以被認為是一個參考值。如果 X 是 1W，Y 變成了 10 W。由於 1 W 是參考值，因此我們以 dBW（相對於 1 瓦特的分貝）表示功率增益。功率增益為 10 dBW
$$10dB=10log_{10}(\frac{Y}{X})=10log_{10}(\frac{10X}{X})=10log_{10}(\frac{10}{1})$$
這就是“dB”表示本質上傳達給我們的資訊。它比較兩個量，並告訴我們一個量相對於另一個量高多少或低多少（或強多少或弱多少）。
在我們的“X-Y”示例中，如果 X 保持不變，而 Y 隨時間變化，則在每個時間點，“dB”增益都表明與 X 相比，Y 高多少或低多少（或強多少或弱多少）。如果 Y 小於 X，則增益將帶有負號！（可以認為是損失）。即使衰減也可以用“dB”表示。
假設有一個兩個放大器級聯的系統，第一個放大器的增益為 10 dB，第二個放大器的增益為 15 dB。那麼，放大器系統的總增益為 25 dB（15 dB + 10 dB）。讓我們現在更多地瞭解這一點！
$$功率增益(dB)=10log_{10}(\frac{P_{輸出}}{P_{輸入}});\frac{P_{輸出}}{P_{輸入}}=10^{\frac{功率增益(dB}{10}}$$
這是計算 dB 中功率增益的標準公式。
我們在 log 運算子的前面包含了乘法因子 10。為了找到電壓增益，我們使用乘法因子 20 而不是 10。
25 dB 的功率增益對應於 316.22 的輸出到輸入功率比，這意味著放大後的輸出功率比輸入功率大 316.22 倍。
3 dB 的功率增益轉換為“輸出到輸入功率”比為 2.
10 dB 的功率增益轉換為“輸出到輸入功率”比為 10.
由於“dB”基於對數，因此需要注意對數的兩個重要性質 -
$$乘法↔加法；log(A_{1}A_{2})=log(A_{1})+log(A_{2})=(A_{1})_{dB}+(A_{2})_{dB}$$
$$除法↔減法；log(\frac{A_{1}}{A_{2}})=log(A_{1})-log(A_{2})=(A_{1})_{dB}-(A_{2})_{dB}$$
因此，對數已被證明是表示在動態範圍內變化的值的便捷方式。
信噪比 (SNR)
這是一個性能指標，描述了無線通道噪聲（干擾）存在時的訊號功率。線上性尺度上，SNR 是訊號功率與噪聲功率之比。無線通道永遠不會沒有噪聲。總存在訊號必須克服才能成功到達接收機的噪聲底限。
每當訊號功率下降到某個閾值以下時，接收機就無法檢測和解碼它。這就是 SNR 告訴我們的資訊。它告訴我們與通道噪聲相比，訊號強度有多強。正 SNR 表示訊號功率大於噪聲功率，而負 SNR 表示相反的情況。讓我們看看下面 SNR 的表示式 -
$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})$$
其中 SP 表示訊號功率，NP 表示噪聲功率。
SNR - 數值示例
在通訊接收機處，訊號的 SNR 被測量為 15 dB。這說明了什麼？
解答。我們知道信噪比表示訊號功率與噪聲功率之比。SNR 給定為 15 dB。因此，
$$15dB=10log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})$$
$$log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})=1.5$$
$$(\frac{S_{p}}{N_{p}})=10^{1.5}\approx\:31.622$$
因此，我們可以觀察到訊號與噪聲功率之比為 31.622，這表明訊號功率比噪聲功率強近 32 倍，因此訊號不會被噪聲掩蓋。
SNR 的理想值
沒有固定值，它會根據通道環境而變化。如果通道噪聲太大，則需要高 SNR。當訊號功率和噪聲功率相等時會發生什麼？這是最糟糕的情況。不幸的是，接收機無法檢測和解碼訊號。讓我們看看下面這種情況 -
$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})=10log_{10}(\frac{N_{p}}{N_{p}})=0$$
當訊號功率等於噪聲功率時，SNR 為 0 dB。包括 0 dB 及以下的任何 SNR 值都被認為更差。
路徑損耗 (PL)
電磁波在從發射器到接收器的傳輸過程中會發生衰減。訊號會透過多條路徑到達接收器，這稱為多徑傳播。在傳輸過程中，訊號會經歷反射、衍射、散射等現象。所有這些都會導致訊號強度的衰減。
因此，接收功率可能永遠不會與發射功率相同。換句話說，接收訊號的強度永遠不會與發射器處的強度相同。在實踐中，接收功率電平通常比發射訊號低多個數量級。讓我們看看路徑損耗的公式。
$$路徑損耗(PL)(dB)=20\:log_{10}(\frac{4\pi\:d}{\lambda})$$
其中，λ 是發射訊號的波長，d 是發射器和接收器之間的距離。隨著“d”的增加，路徑損耗增加。因此，接收功率電平降低。但是，只要接收功率電平高於噪聲底限，假設接收機具有高靈敏度，接收機就可以檢測和解碼訊號。
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