問題
In the physical layer, we are used to describing power-related quantities by dBm, dB, dBr, etc. Do you know how they are defined and how to use them?
在實體層, 我們習慣用dBm, dB, dBr等來描述與功率相關的數量.請問您知道dBm, dB, dBr的定義以及如何使用這些功率單位嗎?
射頻晶片（Radio Frequency，RF）元件的選用常會遇到W、dB、dBm等規格讓人分不清，透由以下說明能讓人對於功 率有進一步認識。
1、dB 是一個表徵相對值的值，純粹的比值，只表示兩個量的相對大小關係，沒有單 位，當考慮甲的功率相比於乙功率大或小多少個dB時，按下面計算公式：10log（甲功 率/乙功率），如果採用兩者的電壓比計算，要用20log（甲電壓/乙電壓）。 [例] 甲功率比乙功率大一倍，那麼10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是說，甲的 功率比乙的功率大3 dB。反之，如果甲的功率是乙的功率的一半，則甲的功率比乙的功 率小3 dB。
2、dBm 是一個表示功率絕對值的值（也可以認為是以1mW功率為基準的一個比值）， 計算公式為：10log（功率值/1mw）。 [例] 如果功率P為1mw，折算為dBm後為0dBm。 [例] 對於40W的功率，按dBm單位進行折算後的值應為： 10log（40W/1mw)=10log（40000） =10log4+10log10000=46dBm。
3、dBi和dBd 是表示天線功率增益的量，兩者都是一個相對值，但參考基準不一樣。 用作比較天線增益的標準，有二個。第一個標準是「均勻放射體」 (ISOTROPIC RADIATOR)；第二個標準是「基本偶極半波天線」 (ELEMENTARY DIPOLE OR DOUBLET)。這兩者放射的方式不一樣。若以相同電力輸送給這二者，在他處收聽起來， 其電波的強度便會有差別。半波天線發出的電波要比均勻體者強2.14dB之多。 [例] 對於一面增益為16dBd的天線，其增益折算成單位為dBi時，則為18.15dBi（一般忽 略小數位，為18dBi）。 [例] 0dBd=2.14dBi。 1. dBi 是指某一天線以「均勻體」作增益比較標準時所用的單位。 2. dBd 是指某一天線以「基本偶極半波天線」作增益比較標準時所用的單位。
4、dBc 也是一個表示功率相對值的單位，與dB的計算方法完全一樣。
一般來說，dBc 是 相對於載波（Carrier）功率而言，在許多情況下，用來度量與載波功率的相對值，如用 來度量干擾（同頻干擾、互調干擾、交調干擾、帶外干擾等）以及耦合、雜散等的相 對量值。 在採用dBc的地方，原則上也可以使用dB替代。
5、dBw 與dBm一樣，dBw是一個表示功率絕對值的單位（也可以認為是以1W功率為基 準的一個比值），計算公式為：10log（功率值/1w）。 dBw與dBm之間的換算關係為：0 dBw = 10log1 W = 10log1000 mw = 30 dBm。 [例] 如果功率P為1w，折算為dBw後為0dBw。
總之，dB、dBi；dBd、dBc是兩個量之間的比值，表示兩個量間的相對大小，而dBm、 dBw則是表示功率絕對大小的值。在dB、dBm、dBw計算中，要注意基本概念，用一個 dBm（或dBw）減另外一個dBm（dBw）時，得到的結果是dB、如：30dBm – 0dBm = 30dB。 一般來講，在工程中，dBm（或dBw）和dBm（或dBw）之間只有加減，沒有乘除。而 用得最多的是減法：dBm 減 dBm 實際上是兩個功率相除，信號功率和噪聲功率相除 就是信噪比（SNR）。dBm 加 dBm 實際上是兩個功率相乘。
簡答版：
- dBi，代表的是天線增益的相對值，dBi的參考基準為全方向性天線。
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dBm，可以表示分貝毫伏，或者分貝毫瓦，是一個表征功率絕對值的值，計算公式為：10lgP（功率值/1mw）。
例：如果發射功率P為1mw，折算為dBm後為0dBm。對於40W的功率，按dBm單位進行折算後的值應為：
10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。 -
dB，是一個表征相對值的值，當考慮甲的功率相比於乙功率大或小多少個dB時，按下面計算公式：10lg（甲功率/乙功率）。
例：甲功率比乙功率大一倍，那麼10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是說，甲的功率比乙的功率大3 dB。如果A的功率為30dBm，B的功率為28dBm，則可以說，A比B大2 dB。如果A天線為14dBd，B天線為16dBd，可以說A比B小2 dB。 -
dBr，在WLAN中，峰值功率頻譜密度(PSD)通常被用來當作訊號的參考功率，所有量測結果的補償均以PSD做為參考。也因此頻譜遮罩通常以dB相對值(dBr)作為表示。在IEEE 802.11p，其通道頻寬為10MHz，而頻譜遮罩寬度的定義則是以每一通道的中心頻率為基準，向左右各位移15MHz
補充：
通訊相關積體電路：基頻晶片、中頻晶片、射頻晶片
基頻晶片（Baseband，BB）：屬於數位積體電路，用來進行數位訊號的壓縮／解壓縮、頻道編碼／解碼、交錯置／解交錯置、加密／解密、格式化／解格式化、多工／解多工、調變／解調，以及管理通訊協定、控制輸入輸出介面等運算工作，目前都已經整合成一個「系統單晶片（System on a Chip，SoC）」了，著名的行動電話基頻晶片供應商包括：高通（Qualcomm）、博通（Broadcom）、邁威爾（Marvell）、聯發科（MediaTek）等。
中頻晶片（Intermediate Frequency，IF）：由於通訊電磁波的頻率很高，要由數位訊號開始直接將訊號的頻率提高到電磁波的頻率（GHz）會遇到許多困難，因此可以先以訊號頻率比高頻電磁波還低的「中頻」來處理，早期的通訊系統有中頻晶片，後來由於「直接轉換（Direct conversion）」技術的進步，可以克服訊號靈敏度與雜訊問題，射頻可以直接降為基頻處理，少了中頻晶片可以結省空間與降低成本，達到「零中頻（Zero IF，ZIF）」的目標。
射頻晶片（Radio Frequency，RF）：又稱為「射頻積體電路（RFIC）」，是處理高頻電磁波所有晶片的總稱，通常包括：傳送接收器（Transceiver）、低雜訊放大器（LNA）、功率放大器（PA）、帶通濾波器（BPF）、合成器（Synthesizer）、混頻器（Mixer）等，通常由砷化鎵晶圓製作的 MESFET、HEMT 元件，或矽鍺晶圓製作的 BiCMOS 元件，或矽晶圓製作的 CMOS 元件組成，目前也有用氮化鎵（GaN）製作的功率放大器，可能是數個積體電路（IC），某些可能整合成一個「系統單晶片（SoC）」。