什麼是分貝(dB)增益/損耗計算器?
分貝(dB)是一種對數單位,用來表示兩個數值之間的比值——最常見的就是輸出相對於輸入的大小。這個計算器能把功率比值或電壓/電流比值換算成分貝,讓你一眼看出訊號經過放大(增益)或衰減(損耗)的程度。由於採用對數刻度,原本動輒相差數千、數萬倍的訊號強度,都能被壓縮成簡潔、好讀的數字。
使用方式
先選擇你要比較的是功率(瓦、毫瓦)還是電壓/電流(伏特、安培)。接著輸入輸入端數值(\(\text{P}_{in}\) 或 \(\text{V}_{in}\))與輸出端數值(\(\text{P}_{out}\) 或 \(\text{V}_{out}\))。計算器會以 dB 顯示結果:正值代表增益,負值代表損耗,0 dB 則表示輸出等於輸入。
公式解析
就功率而言,$$\text{dB} = 10 \cdot \log_{10}\!\left(\frac{\text{P}_{out}}{\text{P}_{in}}\right)$$ 就電壓或電流而言,$$\text{dB} = 20 \cdot \log_{10}\!\left(\frac{\text{V}_{out}}{\text{V}_{in}}\right)$$ 兩者係數不同,是因為功率與電壓的平方成正比(\(P \propto V^2\)),而平方取對數會讓倍率加倍(\(2 \times 10 = 20\))。這也說明了為什麼功率加倍是 +3 dB,電壓加倍卻是 +6 dB。
實例演算
假設一台放大器把功率從 1 W 提升到 100 W,比值 = 100/1 = 100,$$\text{dB} = 10 \cdot \log_{10}(100) = 10 \times 2 = 20 \text{ dB}$$ 的增益。如果改成電壓從 1 V 升到 10 V,則 $$\text{dB} = 20 \cdot \log_{10}(10) = 20 \times 1 = 20 \text{ dB}$$
常見問題
為什麼功率和電壓的係數不一樣?因為功率與電壓的平方成正比,所以對數倍率在計算電壓和電流比值時會從 10 加倍變成 20。
負的 dB 代表什麼?負值表示損耗或衰減,也就是輸出小於輸入(例如 −3 dB 大約是功率減半)。
0 dB 又是什麼意思?0 dB 表示輸出等於輸入(比值剛好為 1),並不是「沒有訊號」的意思。