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为何RF射频、EMC辐射和传导测试中用dB,而不用阿拉伯数字呢? ...

2025-10-3 18:50| 发布者: 曾工| 查看: 18| 评论: 0|原作者: 曾工|来自: 电磁兼容网

摘要: RF射频、EMC辐射测试、EMC传导测试为什么里面为什么要引入dB,而不直接用阿拉伯数字1234567890呢? 功率变化到原值的100000000倍: 10×lg(108)=10×8×lg(10)=10×8×1=80dB。 功率变化到原值的0.00000001倍: 10×lg ...
RF射频、EMC辐射测试、EMC传导测试为什么里面为什么要引入dB,而不直接用阿拉伯数字1234567890呢?

功率变化到原值的100000000倍:
10×lg(108)=10×8×lg(10)=10×8×1=80dB。
功率变化到原值的0.00000001倍:
10×lg(10−8)=10×(−8)×lg(10)=10×(−8)×1=−80dB。
RF射频、EMC辐射、传导测试 里,几乎都用dB表达,而不是直接用瓦特、伏特、安培用的这种阿拉伯数字?

原因主要有以下几点:
主要原因是,处理极其宽广的动态范围,在射频和EMC领域,我们经常需要测量和比较的信号强度范围非常巨大。
  • 功率:从一个微弱的接收信号(可能只有 -100dBm,即0.0000000001瓦)到一个强大的发射机功率(可能高达1000瓦,即60dBm)。这个范围跨越了12个数量级。
  • 增益/损耗:一个放大器可能有100dB的增益(100亿倍),而一个滤波器可能有80dB的衰减(1亿分之一)。
  • EMC限值:辐射发射的限值从低频的几十微伏/米到高频的几百微伏/米,范围极广。
如果使用线性单位(如瓦特、伏特),这些数值会变得极其难读、难写、难计算。想象一下在图表上画一个从0.0000000001到1000的坐标轴,几乎是不可能的。而使用对数单位dB,可以将这个巨大的范围压缩到一个相对较小的数值区间(如-100到60),极大地简化了表示和可视化。

1. 量级跨度太大,不方便直观表示
在射频/EMC里,信号可能从几万瓦(发射机功率)到飞安级电流、纳瓦功率(干扰噪声)都有。
如果用阿拉伯数字,数值会跨越十几二十个数量级:
  • 1W
  • 0.001W (1mW)
  • 0.000000001W (1nW)
用 dB 表示,就变成:
  • 0dBW = 1W
  • –30dBW = 1mW
  • –90dBW = 1nW
👉 数字跨度被压缩成 直观的线性刻度,方便比较。

2. 符合人类的“对数感知习惯”
人类对声音、亮度、电磁信号强弱的感觉,本来就是对数型的。
  • 听觉 → 声音强度用 dB SPL(分贝声压级 Sound Pressure Level, SPL。dB SPL=20log10( P/P0 ) )
  • 视觉 → 光强度常用对数标度
  • EMC/RF → 电场强度/功率自然适合用对数
所以 dB 更贴近我们直观的“强弱感”。

3. 运算更方便(相乘变相加)
在信号链路中,信号会经过放大、衰减、传输等过程。这些过程在物理上是乘法关系。
  • 线性计算:总增益 = 放大器增益 × 电缆损耗 × 天线增益 × ... (复杂的乘除运算)
  • 对数计算(dB):总增益(dB) = 放大器增益(dB) + 电缆损耗(dB) + 天线增益(dB) + ... (简单的加减运算)

例如,一个信号经过一个20dB的放大器,再通过一根有-3dB损耗的电缆,其净增益就是 20+ (-3) = 17dB。这比计算100倍放大再乘以0.5的衰减要直观和快速得多。这在系统预算分析(Link Budget)中至关重要。

在射频/EMC 里,经常遇到“增益”“衰减”“耦合”这些要相乘的关系。
  • 如果用阿拉伯数字:
Pout​=Pin​×Gain×Loss
  • 如果用 dB:
Pout​(dB)=Pin​(dB)+Gain(dB)−Loss(dB)

👉 乘法 → 变成加减法,计算极其简洁。

4. EMC 测试规范都是用 dB 定义的
CISPR、IEC、GB、FCC 等 EMC 标准,限值曲线都是 dBµV、dBµV/m 表示:
  • 传导骚扰:dBµV (电压)
  • 辐射骚扰:dBµV/m (电场强度)
  • 功率:dBm (相对于 1mW)
如果直接说“干扰是 0.00056V”,不直观、不容易和限值曲线对比;

但如果说“干扰是56dBµV”,就能直接和标准曲线对应上。

5. dB 还能“脱离绝对值,只谈相对”
例如:某滤波器带来了20dB衰减
  • 不需要知道输入是1mW 还是10W,结果都是“降低了20dB”。
👉 这种相对数值表示法,在 EMC 整改和RF系统设计里特别有用。

🔑 总结
  • dB 压缩了数量级跨度(几十个数量级 → 两三位数字)
  • 符合人类感知习惯(对数敏感)
  • 简化计算(乘除 → 加减)
  • 和标准一致(直接对照限值曲线)
  • 支持相对比较(不用关心基准)
所以在射频和EMC领域,不是“能不能用阿拉伯数字”,而是 “不用dB,几乎无法高效工作”


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