分贝表示法在无线通信中有哪些应用？
分贝 (dB) 表示法有哪些应用？
为了便于分析数据的表示，分贝表示用于各种参数，例如放大器增益、回波损耗、路径损耗、信噪比 (SNR) 等。此处介绍了一些此类表示。
以分贝 (dB) 为单位的数量 = log 10（比较数量）/（参考数量）
放大器增益
RF（射频）功率放大器增益通常也以“dB”表示。将放大器串联排列以在输出端获得高增益是一种做法。这种排列形式称为级联。在级联放大器系统中，一个放大器的输出作为其后续放大器的输入。总增益计算为各个放大器增益的乘积。
将单个放大器的增益（以“dB”表示）相加以计算总增益。
“增益”是放大器的性能指标。让我们考虑放大器设计为提供 10 dB 增益。
10 dBW 的功率增益是什么意思？
设 X = 1 W 且 Y = 10 W。因此，我们可以说 Y 是 X 的十倍。
有趣的是; 线性标度的 10 倍增加对应于对数标度的 10 dB 增益。在这里，X 可以被认为是一个参考。如果 X 是 1W Y 结果是 10 W。由于 1 W 是参考，我们用 dBW 表示功率增益（分贝相对于 1 瓦）。功率增益为 10 dBW
$$10dB=10log_{10}(\frac{Y}{X})=10log_{10}(\frac{10X}{X})=10log_{10}(\frac{10}{1})$$
这就是“dB”表示本质上传达给我们的。它比较两个数量，并告诉我们一个数量相对于另一个数量高还是低。
在我们的“XY”示例中，如果 X 是静态的，而 Y 是不时变化的，则在每个时间点，“dB”增益表明比较时 Y 的高低（或强或弱）到 X。如果 Y 小于 X，则增益将为负号！（它可以被认为是一种损失）。甚至衰减也可以用“dB”表示。
假设有一个双放大器级联系统，第一个放大器的增益为 10 dB，第二个放大器的增益为 15 dB。然后，放大器系统的总增益为 25 dB (15 dB+10 dB)。现在让我们更多地了解这一点！
$$Power\: gain(dB)=10log_{10}(\frac{P_{output}}{P_{input}});\frac{P_{output}}{P_{input}}=10^{\frac{功率增益(dB}{10}}$$
这是以 dB 为单位计算功率增益的标准公式。
我们在对数运算符的前面包含了乘法因子 10。为了找到电压增益，我们使用乘法因子 20 而不是 10。
25 dB 的功率增益对应于 316.22 的输出输入功率比，这意味着放大的输出功率是输入功率的 316.22 倍。
3 dB 功率增益转换为“输出与输入功率”之比为 2。
10-dB 的功率增益转化为 10 的“输出与输入功率”比。
由于“dB”基于对数，因此重要的是要注意对数的两个重要属性 -
$$乘法\:\longleftrightarrow\:加法;\:log(A_{1}A_{2})=log(A_{1})+log(A_{2})=(A_{1})_{dB }+(A_{2})_{dB}$$
$$Division\:\longleftrightarrow\:Subtraction;\:log(\frac{A_{1}}{A_{2}})=log(A_{1})-log(A_{2})=(A_{ 1})_{dB}-(A_{2})_{dB}$$
因此，对数已被证明是一种表达在动态范围内变化的值的便捷方式。
信噪比 (SNR)
这是一个性能指标，用于描述存在无线信道噪声（干扰）时的信号功率。在线性标度中，SNR 是信号功率与噪声功率的比值。无线信道从来都不是无噪音的。总是存在信号必须克服的噪声基底才能成功到达接收器。
每当信号功率下降到某个阈值以下时，接收器就无法对其进行检测和解码。这就是 SNR 告诉我们的。它告诉我们与信道噪声相比信号有多强。正 SNR 表示信号功率大于噪声功率，而负 SNR 表示相反。让我们看看下面的 SNR 表达式 -
$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})$$
其中 SP 表示信号功率，NP 表示噪声功率。
SNR - 数字示例
在通信接收器上，信号的 SNR 测量值为 15 dB。这说明了什么？
索尔。我们知道信噪比表示信号功率与噪声功率的比值。SNR 为 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，我们可以观察到信噪功率比为 31.622，这表明信号功率比噪声功率强近 32 倍，因此信号不会被噪声掩盖。
信噪比的理想值
没有固定值，但会因通道环境而异。如果信道噪声太大，则需要高 SNR。当信号功率和噪声功率相等时会发生什么？这是更糟糕的情况。不幸的是，接收器无法检测和解码信号。让我们看看下面的这个场景 -
$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})=10log_{10}(\frac{N_{p}}{N_{p}})=0$$
当信号功率等于噪声功率时，SNR 为 0 dB。任何包括 0 dB 和低于此值的 SNR 值都被认为更糟。
路径损耗 (PL)
电磁波在从发射器到接收器的过程中会经历衰减。信号经过多条路径到达接收器，这称为多路径传播。信号在传输过程中会经历反射、衍射、散射等现象。所有这些都会导致信号强度的衰减。
因此，接收功率可能永远不会与发射功率相同。换句话说，接收到的信号的强度永远不会与发射机的强度相同。实际上，接收功率电平的幅度通常比发射信号低多个数量级。让我们看看路径损耗的公式。
$$path\: loss(PL)(dB)=20\:log_{10}(\frac{4\pi\:d}{\lambda})$$
其中，λ 是发射信号的波长，d 是发射机和接收机之间的距离。随着“d”的增加，路径损耗增加。接收功率电平因此降低。然而，只要接收到的功率电平高于本底噪声，假设接收器具有高灵敏度，接收器就可以检测和解码信号。
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