基準電平、功率電平和電壓電平解讀

一 引入對數(shù)的原因

在日常生活和工作中離不開自然計數(shù)法，但在一些自然科學和工程計算中，對物理量的描述往往采用對數(shù)計數(shù)法。從本質上講，在這些場合用對數(shù)形式描述物理量是因為它們符合人的心理感受特性。這是因為，在一定的刺激范圍內，當物理刺激量呈指數(shù)變化時，人們的心理感受是呈線性變化的，這就是心理學上的韋伯定律和費希鈉定律。它揭示了人的感官對寬廣范圍刺激的適應性和對微弱刺激的精細分辨，好像人的感受器官是一個對數(shù)轉換裝置一樣。

零和小于零的負數(shù)是沒有對數(shù)的，只有大于零的正數(shù)才能取對數(shù)，這樣一來，原來的物理量經過對數(shù)轉換后，原來的功率、幅度、倍數(shù)等這些非負數(shù)性質的量，它們的值域便擴展到了整個實數(shù)范圍。這并不意味著它們本身變負了，而只是說明它們與給定的基準值相比，是大于基準值還是小于基準值，小于則用負對數(shù)表示，若大于則用正對數(shù)表示。

二 基準電平

測量海拔高低的基準點是位于青島的黃海水準點，測量溫度高低的基準點是純水在一個大氣壓時的結冰點，測量電信號（功率、電壓、電流）的基準點是人為選擇的特定基準，這個基準暫且稱為零電平”。

這個特定的功率基準就是取一毫瓦（mW）功率作為基準值，這里要特別強調的是：這一毫瓦基準值是在600歐姆（Ω）的電阻上耗散一毫瓦功率，此時電阻上的電壓有效值為0.775伏(V)，所流過的電流為1.291毫安（mA）。取作基準值的1mW，0.775V，1.291mA分別稱為零電平功率，零電平電壓和零電平電流。

三 功率電平

利用功率關系所確定的電平可以稱為功率電平（需要計量的功率值和功率為一毫瓦的基準電平功率比較），用數(shù)學表達式描述就是：

Ｐm=10 lg(Ｐ/1)dBm

其中：Ｐm代表功率電平。Ｐ代表需要計量的絕對功率值，單位為毫瓦，零電平功率為一毫瓦。dBm表示以一毫瓦為基準的功率電平的分貝值。

不同的絕對功率值所對應的以一毫瓦為基準的功率電平值如下：絕對功率用dBm表示

四 電壓電平

利用電壓關系所確定的電平稱為絕對電壓電平，簡稱電壓電平，用公式表示：

Ｐv=20Lg(Ｕ/0.775) (dB)

上式中Ｐv代表電壓電平值。Ｕ代表需要計量的絕對電壓值，單位為伏（V）。零電平電壓為0.775伏。

這里需要特別注意的一點是：根據上面“電壓電平”的定義，其零電平電壓必須是0.775V有效值，不能隨意用其它電壓值作為基準來定義“電壓電平”，否則容易引起混亂。

五 功率電平和電壓電平的關系

功率電平和電壓電平之間從實質上講，它們是一致的。但現(xiàn)在世界上不同國家使用的習慣卻是不一樣的。

Ｐm=Ｐv＋10Lg（600/Ｚ）(dBm) , 式中的Ｐv=20Lg（Ｕ/0.775）(dB)

功率電平Ｐm的計量單位是（dBm），電壓電平Ｐv的計量單位是（dB）

當阻抗Ｚ=600Ω時，10Lg（600/Ｚ）=0 ，此時Ｐm=Ｐv ，即功率電平與電壓電平相等。當Ｚ≠600Ω時，即使是同一功率，用功率電平表來測，讀數(shù)是Ｐm ，用電壓電平表來測卻是Ｐv，兩者讀數(shù)是不相等的。