Các Đơn Vị Thường Dùng Trong ngành Viễn thông (dB, dBm, dBw dBd, dBi, dBc)

1. dBm, dBw

dBm là đơn vị công suất thuần túy (không so sánh). Cách tính 1dBm=10log(PmW/1mW)
Ví dụ: Công suất phát của thiết bị là 10W, biểu diễn dạng dBm là 10lg(10000/1)=40dBm.
Tương tự, dBW cũng là đơn vị công suất thuần túy, nhưng được chuyển đổi từ W sang. Vd: 1W –> 10lg(1) = 0dBW; 2W = 3dBW.
2. dBi, dBd
dBi và dBd đều là các đơn vị biểu diễn độ lợi công suất (power gain) của antenna, nhưng có tham chiếu khác nhau.
dBi so sánh power gain của antenna với antenna đẳng hướng (omni-antenna/isotropic antenna: antenna điểm có công suất phát đi các hướng bằng nhau)
dBd so sánh power gain của antenna với antenna lưỡng cực đối xứng (half-wave dipole)
0dBd = 2.15dBi
XdBd = (X + 2.15)dBi
Anten 3G (UMTS) thường có độ lợi khoảng 18dBi (dual: 2 x 18dBi)
3. dB
dB là đơn vị so sánh về độ mạnh (intensity), công suất (power).
Đối với điện áp (V), dòng (I) và trường E (điện trường, từ trường), công thức tính là 20lgX (dB)
Đối với công suất (P), độ lợi (G), công thức tính là 10lgX (dB)
Vd: Công suất A là XW tương đương X’dBm, Công suất B là YW tương đương Y’dBm. Khi đó so sánh A lớn hơn (nhỏ hơn) B bao nhiêu dB, tính bằng 10g(X/Y)dB hoặc (X’-Y’)dB.
Antenna A có độ lợi 20dBd, B là 14dBd, vậy A có độ lợi lớn hơn B 6dB
4. dBc
dBc có phương pháp tính giống với dB và cũng là một đơn vị tương đối, có liên hệ đến một đại lượng khác. dBc thường được dùng mô tả khả năng của các RF components, vd: carrier power được mô tả bởi mức interference, coupling, scattering…
Ở đâu dùng dBc, ở đó có thể thay bằng dB. dBc ít được dùng đến.
———————————-
+ dB là deci Bell (với Bell là tên người do đó nó được viết hoa)
+ dB thì nó là 10lg(P2/P1).
+ dBm thì lúc này là 10lg(P/1mW).
mối quan hệ giữa dB và dBm là như sau:

X[dB] +Y [dB] = Z[dB]
X[dB]- Y[dB] = Z[dB]
X[dBm] + Y[dB] = Z[dBm]
X[dBm] – Y[dB] = Z[dBm]
X[dBm]- Y[dBm] = Z[dB]
X[dBm] + Y[dBm] = Z []

+ Với dBi thì i là viết tắt của từ đẳng hướng (isotropic). Nó là đơn vị của hệ số tăng ích của anten phát xạ đẳng hướng. Ngoài ra với anten phát xạ có hướng thì đơn vị của hệ số tăng ích là dBd. Và trong lúc tính toán thì dBi được coi như dB.
————————————————
Để chuyển giữa các đại lượng tính theo dB, dBm, … bạn nên chú ý là các giá trị đó đều là giá trị so sánh theo 1 đại lượng chuẩn (reference), ví dụ dB lấy chuẩn là 1W, dBm lấy chuẩn là 1mW. Vì vậy để chuyển đổi qua lại thì cách dễ dàng nhất là chuyển về dạng tuyến tính rồi đổi ngược lại. Ví dụ 1.5dB = ? dBm. Ta chuyển 1.5dB sang W bằng 10^(1.5/10) = 1.4125W, đổi sang mW được 1412.5 mW, đổi ngược lại dBm 10*log(1412.5) = 31.5 dBm

Cách làm như vậy tuy dài nhưng không sợ sai, điều cốt yếu là bạn hiểu được những cái reference khác nhau (tuỳ mỗi lĩnh vực người ta sẽ chọn ra reference tương ứng)

Nhưng bạn cũng có thể làm cách khác nhanh hơn là dựa vào tương quan của các reference và tính chất của việc lấy logarithm, các bài toán nhân chia trong hệ tuyến tính trở thành bài toán cộng trừ trong hệ logarithm. Ví dụ A = B*1000 trong hệ tuyến tính thì trong hệ logarithm log(A) = log(B) + log(1000) nếu tính theo dB thì 10log(A) = 10log(B) + 10log(1000) = 10log(B) + 30.
Trở lại bài toán trên reference của dB là 1W, của dBm là 1mW cho ta thấy khi muốn chuyển từ dB sang dBm bạn chỉ cần cộng thêm 30.
Vì vậy khi bạn đã hiểu tương quan giữa các reference thì không cần đổi sang hệ tuyến tính nữa mà có thể trực tiếp làm trên hệ log.

1 chú ý nhỏ là dB còn được dùng để thể hiện tương quan giữa 2 đại lượng công suất A, B chứ không nhất thiết giữa A với 1. Lúc này nó chỉ thể hiện tương quan tỉ lệ chứ không có đơn vị. Ví dụ A = 4mW, B = 2mW -> ta nói công suất A gấp 2 lần B hoặc A lớn hơn B 3dB -> 3dB không có thứ nguyên.

Kết luận: chỉ cần hiểu đại lượng chuẩn là có thể đổi qua lại dễ dàng.

Sau đây là một số nhận xét và bổ xung về bài viết đơn vị dB này :

dB là một đại lượng so sánh tương đối (so sánh giữa 2 đối tượng), lý do mà mình thấy nó được sử dụng phổ biến trong viễn thông vì nó có thể mô tả các đại lượng biến thiên cực lớn (rất hay gặp trong viễn thông) thành các đại lượng gần gũi nhau hơn, dễ quan sát hơn nhiều, có thể coi nó như là một loại đại lượng nén độ biến thiên lại. Như 1 trích dẫn ở diễn đàn vntelecom
– dB là giá trị tỉ lệ, nó biểu hiện sự so sánh hai giá trị với nhau xem nó tăng hay giảm bao nhiêu lần. VD: suy hao chính là sự so sánh giữa công suất phát và công suất thu xem nó giảm bao nhiêu lần. Theo mình người ta nghĩ ra các dB này vì tỉ lệ thực tế rất lớn, dẫn đến ko thể vẽ trên đồ thị được nếu dùng đơn vị công suất. Giả sử mộ hệ thống có công suất phát là 0dBm, thu là -27dBm, dễ dàng vẽ đựoc trên đồ thị, nhưng nếu quy đổi ra mW thì nó là 1mW và thu là 1/512mW.
Nếu bạn vẽ đồ thị cái trên vẫn nhìn rõ sự biến đổi các giá trị thấp, và cả giá trị
từ cái gốc dB, để dùng cho tiện, người ta có các đại lượng dBm, dBw … (so sánh với 1 cái xác định – giá trị tuyệt đối : 1mW, 1W …)
Cái công thức chuyển dB, dBm ở trên có thể làm cách sau để dễ nhớ hơn rất nhiều :
Coi đại lượng dBm là 1, dB là 0, dBm luôn đứng trước dB trong phép toán, ta có như sau :
X[dB] +Y [dB] = Z[dB] (0+0=0)
X[dB]- Y[dB] = Z[dB] (0-0=0)
X[dBm] + Y[dB] = Z[dBm] (1+0=1)
X[dBm] – Y[dB] = Z[dBm] (1-0=1)
X[dBm]- Y[dBm] = Z[dB] (1-1=0)
X[dBm] + Y[dBm] = Z [] (1+1=2, loại)
Bạn chỉ cần nhớ quy ước ở trên thì cách suy đơn vị chỉ còn là các phép tính cộng trừ cho trẻ con lớp 1