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法律研究无线通信中分贝表示的应用是什么？
分贝 (dB) 表示的应用是什么？
为了方便数据表示和分析，分贝表示被用于各种参数，例如放大器增益、回波损耗、路径损耗、信噪比 (SNR) 等等。这里介绍了一些这样的表示方法。
分贝 (dB) 中的量 = log10(比较量)/(参考量)
放大器增益
射频 (RF) 功率放大器的增益通常也以“dB”表示。通常的做法是将放大器串联以获得高输出增益。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。
当以“dB”表示时，各个放大器的增益相加即可计算出总增益。
“**增益**”是放大器的性能指标。假设一个放大器设计为提供 10 dB 的增益。
10 dBW 的功率增益意味着什么？
设 X = 1 W，Y = 10 W。因此，可以说 Y 比 X 大十倍。
有趣的是，线性尺度上的十倍增加对应于对数尺度上的 10 dB 增益。这里，X 可以被认为是一个参考值。如果 X 是 1W，Y 变成了 10 W。由于 1 W 是参考值，因此我们以 dBW（相对于 1 瓦特的分贝）表示功率增益。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信息。它比较两个量，并告诉我们一个量相对于另一个量高多少或低多少（或强多少或弱多少）。
在我们的“X-Y”示例中，如果 X 保持不变，而 Y 随时间变化，则在每个时间点，“dB”增益都表明与 X 相比，Y 高多少或低多少（或强多少或弱多少）。如果 Y 小于 X，则增益将带有负号！（可以认为是损失）。即使衰减也可以用“dB”表示。
假设有一个两个放大器级联的系统，第一个放大器的增益为 10 dB，第二个放大器的增益为 15 dB。那么，放大器系统的总增益为 25 dB（15 dB + 10 dB）。让我们现在更多地了解这一点！
$$功率增益(dB)=10log_{10}(\frac{P_{输出}}{P_{输入}});\frac{P_{输出}}{P_{输入}}=10^{\frac{功率增益(dB}{10}}$$
这是计算 dB 中功率增益的标准公式。
我们在 log 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 的输出到输入功率比，这意味着放大后的输出功率比输入功率大 316.22 倍。
3 dB 的功率增益转换为“输出到输入功率”比为 2.
10 dB 的功率增益转换为“输出到输入功率”比为 10.
由于“dB”基于对数，因此需要注意对数的两个重要性质 -
$$乘法↔加法；log(A_{1}A_{2})=log(A_{1})+log(A_{2})=(A_{1})_{dB}+(A_{2})_{dB}$$
$$除法↔减法；log(\frac{A_{1}}{A_{2}})=log(A_{1})-log(A_{2})=(A_{1})_{dB}-(A_{2})_{dB}$$
因此，对数已被证明是表示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，描述了无线信道噪声（干扰）存在时的信号功率。在线性尺度上，SNR 是信号功率与噪声功率之比。无线信道永远不会没有噪声。总存在信号必须克服才能成功到达接收机的噪声底限。
每当信号功率下降到某个阈值以下时，接收机就无法检测和解码它。这就是 SNR 告诉我们的信息。它告诉我们与信道噪声相比，信号强度有多强。正 SNR 表示信号功率大于噪声功率，而负 SNR 表示相反的情况。让我们看看下面 SNR 的表达式 -
$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})$$
其中 SP 表示信号功率，NP 表示噪声功率。
SNR - 数值示例
在通信接收机处，信号的 SNR 被测量为 15 dB。这说明了什么？
解答。我们知道信噪比表示信号功率与噪声功率之比。SNR 给定为 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，我们可以观察到信号与噪声功率之比为 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。
SNR 的理想值
没有固定值，它会根据信道环境而变化。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？这是最糟糕的情况。不幸的是，接收机无法检测和解码信号。让我们看看下面这种情况 -
$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})=10log_{10}(\frac{N_{p}}{N_{p}})=0$$
当信号功率等于噪声功率时，SNR 为 0 dB。包括 0 dB 及以下的任何 SNR 值都被认为更差。
路径损耗 (PL)
电磁波在从发射器到接收器的传输过程中会发生衰减。信号会通过多条路径到达接收器，这称为多径传播。在传输过程中，信号会经历反射、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，接收信号的强度永远不会与发射器处的强度相同。在实践中，接收功率电平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。
$$路径损耗(PL)(dB)=20\:log_{10}(\frac{4\pi\:d}{\lambda})$$
其中，λ 是发射信号的波长，d 是发射器和接收器之间的距离。随着“d”的增加，路径损耗增加。因此，接收功率电平降低。但是，只要接收功率电平高于噪声底限，假设接收机具有高灵敏度，接收机就可以检测和解码信号。
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