Decybel (dB)

Decybel (dB), czyli jedna dziesiąta bela, został wprowadzona w 1922 roku na cześć wynalazcy telefonu Aleksandra Grahama Bella. Dlaczego została wprowadzona ta jednostka? Chodzi oczywiście o uproszczenie i ułatwienie obliczeń. Bardzo często w elektronice, telekomunikacji, akustyce operuje się olbrzymimi, bardzo małymi lub dużymi różnicami wartości liczbowych o dużej ilości zer. Operowanie nimi może być skomplikowane, dlatego pomocne okazują się decybele. Istotne jest, iż decybel nie jest samodzielną jednostka, jak np. volt (napięcie) albo amper (prąd). Jest to metoda przedstawienia stosunku dwóch wartości.

Musimy sobie uświadomić, że istnieją poziomy względne i bezwzględne.

1. Poziomy względne – stosunek dwóch napięć, prądów, mocy, poziomu natężenia dźwięku itp., gdzie nie jest wyrażona żadna miara (punkt) odniesienia.

Dla stosunków napięć, prądów stosujemy wzór:

Dla stosunków mocy stosujemy wzór:

Przykład
Amplituda napięcia przed wzmacniaczem wynosi 20 mV (U1) i po wzmocnieniu osiąga wartość 3 V (U2), więc obliczamy wzmocnienie w dB:

Pamiętaj!
Kiedy U2 jest większe od U1 (analogicznie P2 > P1), mamy do czynienia ze wzmacnianiem sygnału.
Natomiast kiedy U2 jest mniejsze od U1 (analogicznie P2 < P1), mamy do czynienia z tłumieniem sygnału.

Tab. 1. Szybkie przeliczenia typowych wartości wzmocnienia i tłumienia

2. Poziomy bezwzględne – stosunek dwóch napięć, prądów, mocy, poziomu natężenia dźwięku itp., wyrażony w stosunku do odpowiedniej miary odniesienia (wartości referencyjnej). Zawsze należy pamiętać, że poziom 0 dB odpowiada tej wartości (punktowi) odniesienia.

Dla stosunków napięć, prądów stosujemy wzór:

Dla stosunków mocy stosujemy wzór:

(ref) – wartość referencyjna (odniesienia)

Wygląda to w ten sposób, że gdy wartość referencyjna ma stałą wartość, to jest ona bezwzględnym poziomem odniesienia i w tych przypadkach do oznaczenia dB dodawana jest dodatkowa informacja np. dBm, dBuV.

Ujmując w uproszczeniu, np. dBm jest jednostką mocy, która jest odniesiona do 1 mW (jednego miliwata). Wyrażona w dB informuje nas o ile ta moc jest mniejsza lub większa od mocy 1 mW. Oczywiście poziomowi 0 dB odpowiada 1 mW.

Przykładowe wartości

0,001 mW = –30 dBm
0,1 mW = –10 dBm
0,5 mW = –3 dBm
10 mW = 10 dBm
100 mW = 20 dBm

dBW − jednostka bezwzględnego poziomu mocy odniesionej do mocy 1 W
dBV − jednostka bezwzględnego poziomu napięcia odniesionego do napięcia 1 V
dBμV − jednostka bezwzględnego poziomu napięcia odniesionego do napięcia 1 μV
dBi − jednostka zysku energetycznego anteny względem anteny izotropowej
dBd − jednostka zysku energetycznego anteny względem dipola półfalowego