在无线电技术中,经常需要比较两个量之间的倍数关系。不过当相差悬殊时,众多的“零”却使人眼花了乱难以记忆。为避免发生这种情况,在讨论电压比、声压比、功率比时,常常采用“分贝”这个单位。
计算分贝要用到数学中的对数函数。如果有两个100欧姆电阻,其中一个消耗100瓦功率,另一个消耗1瓦功率。我们可以说它们消耗的功率相差100倍,也可以用算式10×lg(p2/p1)=10×lg(100/1)=20计算出这两个功率相差20分贝,记作20dB。根据欧姆定律,我们知道这两个电阻两端的电位应分别为100伏和10伏,也就是说它们端电压相差10倍,或者说电压相差10×lg(U2/U1)=10×lg(100/10)=10分贝。由此可见同样电路的功率分贝值和电压分贝值是不同的。为避免混淆,在无线电技术中凡不特殊指明电压分贝值者,一般都采用功率之比来计算分贝值。当参考的电阻相同时,功率分贝值的计算公式是:
分贝值=10×lg(P2/P1)=20×lg(U2/U1)
虽然精确计算分贝值需要借助于计算机或者数学用表等工具,但业余无线电工程的粗略估算只需记住以下几个常用对应关系也就够了。

在实际中我们应记住这样一个关系:倍数相乘,相当于其对应的分贝数相加。
例如我们从广告上看到某种定向天线的方向增益为27dB。根据上述关系,可将27dB分解为20dB+7dB,从前面的常用对应关系换算出倍数为100×6=600倍,得知该天线向前辐射的电磁波能量密度比向后的反向辐射大600倍。
在书刊中,有时会发现分贝数被用来直接表示某种绝对数量,如某单片发射集成电路的输出功率为10dBm等等。其实这和前述的相对倍数一样,只不过用一种固定的标准值作为比较的单位值罢了。
在音频电路中,以600欧姆负载电阻上lmW作为0dB功率单位来折算其它信号的功率分贝数,并记为dBm。如600欧姆电阻上2mW功率就是3dBm,4mW功率就是6dBm。
音频电路中,以600欧姆负载电阻两端1V有效信号电压产生的功率作为0dB标准的功率分贝数,表示为dBV。
高频电路中,50欧姆电阻负载上以lmW作为0dB的功率分贝数,表示为dBm。
高频电路中,50欧姆电阻负载上lμV有效信号电压所产生的功率作为0dB标准的功率分贝数,表示为dBμ。
对于水平极化天线,主要辐射方向的能量密度,与以同样功率驱动的水平半波偶极振子天线在主要辐射方向能量密度之比的分贝值,被用来表示水平极化天线的增益。
对于VHF或UHF垂直极化天线,沿水平方向辐射的能量密度,与同样驱动的垂直四分之一波长接地天线沿水平方向辐射的能量密度之比的分贝值,被用来表示垂直极化天线的增益。
在理论分析中,常用理想“点源”天线的辐射强度作为天线增益的计算基础,这样算出的天线增益分贝数用dBi表示。
下面,我们换一个有关业余无线电操作的话题,最后看看前面有关分贝的知识如何实际应用在业余无线电的日常活动中。
在业余无线电通信中,无论联络双方或者收听台,都必须向对方报告所听到信号的情况。
业余无线电信号报告分为可辨度R,信号强度S和信号质量(音调)T三个部分。
信号强度S共分九级,自1至9分别表示极弱、基本听不到至极强共九等。
信号报告是业余无线电爱好者研究改进技术的依据,除竞赛中为抢时间统统报成59或599外,都应认真评级。其中信号强度S对于业余无线电爱好者具有特别重要的意义,因为设备的功率效率、电波传播的变化、无线的优劣,都反映在接收点的信号强度上。但由于感觉的差别、设备调整的不同和干扰背景及自动增益控制引起的错觉,上述传统的主观评价,难以正确反映实际情况。为此,国际业余无线电联盟(IARU)一区建议了一种统一的便于用电表指示的S评级方法,并已被广泛采用于各种业余收信设备。
在30MHz以下的HF频段,大气和环境噪声限制了能收到的最小信号功率,其数值约为-121dBm,即50欧姆输入电阻上电压幅度0.2μV左右。用这个值定S为1级。此后S按信号强度每增加6dB递增一级,S9对应的信号功率为-73dBm,合50μV。超过S9的信号,则用9+10dB、9+20dB、9+30dB和9+40dB分档表示。
在30MHz以上的VHF/UHF频段,噪音明显减小,因此取收信天线指向地平线时所拾取的噪音背景-141dB定为S1。S各级按6dB一档递增,S9相当于-93dBm(50欧姆5μV),超过S9时也用9+10dB、9+20dB、9+30dB和9+40dB分档表示。
根据收信机标准刻度的S表指示所作的信号强度报告十分有用。例如听到本地某输出功率为100瓦的业余电台正使用一副增益为20dB的八木天线对准某远方业余电台进行联络,对方报告说信号为RS59+10dB。这样利用前面的知识就可推算出,如果现在用一台输出功率为6瓦左右的小功率(QRP)发射机,配用一副半波长偶极振子天线(最大辐射方向对准对方),那么对方那个电台收到的信号功率由于发射机功率由100瓦减为6瓦而损失两个6dB,又由于发射天线增益由20dB降为0dB而损失20dB,总共损失32dB,会使信号强度电表指示跌到S5。也就是说,他将能够给我们信号报告55,只要对方环境没有大的干扰,完全能保证正常联络。

又如输出功率分别为1000瓦和10瓦的两部发信机,前者配用半波偶极天线,后者配用增益为20dB的定向天线。在同样的传输条件下,它们到达远处接收机时的信号强度是差不多的,因为前者功率大20dB而天线没有增益,后者天线有20dB增益,如果不考虑发射仰角等因素,它们在主要辐射方向的效果是相同的。
由于“分贝”这个单位在无线电技术中应用得十分频繁,所以各国在业余无线电台操作资格考核中都常有这方面的内容。作为一个业余无线电爱好者,应掌握它的意义和简单估算,并能在实践中熟练运用。(文翰墨)