无线发射功率与增益

1. 无线发射功率与增益

无线电发射机输出的射频信号，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接收下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。
因此在无线网络的工程中，计算发射装置的发射功率与天线的辐射能力非常重要。
Tx 是发射（Transmits）的简称。无线电波的发射功率是指在给定频段范围内的能量，通常有两种衡量或测量标准：
1）功率（W）：相对1 瓦（Watts）的线性水准。例如,WiFi 无线网卡的发射功率通常为0.036W ，或者说36mW。
2）增益（dBm）：相对1 毫瓦（milliwatt）的比例水准。例如,WiFi 无线网卡的发射增益为15.56dBm。
功率单位mW 和dBm 的换算：
a）dBm = 10 * lg[ 功率mW] //即，以10为底数取[功率mW]对数，然再乘以10
b）mW = 10¹ //即，以10为底数，[增益dBm/10dBm]为指数，计算取值

增益

在无线系统中，天线被用来把电流波转换成电磁波，在转换过程中还可以对发射和接收的信号进行“放大”，这种能量放大的度量成为“增益（Gain）”。天线增益的度量单位为“ dBi ”。由于无线系统中的电磁波能量是由发射设备的发射能量和天线的放大叠加作用产生，因此度量发射能量最好同一度量－增益（dB）。
例如，发射设备的功率为100mW ，或20dBm；天线的增益为10dBi ，则:
发射总能量＝发射功率（ dBm ）＋天线增益（ dBi ）＝ 20dBm ＋ 10dBi ＝ 30dBm
或者＝ 1000mW ＝ 1W
在“小功率”系统中（例如无线局域网络设备）每个dB 都非常重要，特别要记住“ 3dB 法则”。每增加或降低3dB，
意味着增加一倍或降低一半的功率：
-3 dB = 1/2 功率
-6 dB = 1/4 功率
+3 dB = 2* 功率
+6 dB = 4* 功率
例如，
10 W 的无线发射功率为 40 dBm
6.4 W 的无线发射功率为 38 dBm
3.2 W 的无线发射功率为 35 dBm
1.6 W 的无线发射功率为 32 dBm
1000 mW 的无线发射功率为 30 dBm
800 mW 的无线发射功率为 29 dBm
400 mW 的无线发射功率为 26 dBm
200 mW 的无线发射功率为 23 dBm
100 mW 的无线发射功率为 20 dBm
50 mW 的无线发射功率为 17 dBm
25 mW 的无线发射功率为 14 dBm
12.5 mW 的无线发射功率为 11 dBm
10.34 mW 的无线发射功率为 10 dBm
8.26 mW 的无线发射功率为 9 dBm
6.25 mW 的无线发射功率为 8 dBm
3.125 mW 的无线发射功率为 5 dBm
1 mW 的无线发射功率为 0 dBm
功率/电平（dBm）：放大器的输出能力，一般单位为W、mW、dBm。dBm 是取1mW 作基准值，以分贝表示的绝对功率电平。
换算公式：
电平（dBm）=10lgW
5W → 10lg5000=37dBm
10W → 10lg10000=40dBm
20W → 10lg20000=43dBm
功率每增加一倍，电平值增加3dBm

功率单位mw和dbm的换算表

对于无线工程师来说更常用分贝dBm这个单位，dBm单位表示相对于1毫瓦的分贝数，dBm和W之间的关系是：dBm=10lg(mW)
1w的功率，换算成dBm就是10×lg1000＝30dBm。2w是33dBm，4W是36dBm……大家发现了吗？
瓦数增加一倍，dBm就增加3。为什么要用dBm做单位？
原因大致有几个：
1、对于无线信号的衰减来说，不是线性的，而是成对数关系衰减的。用分贝更能体现这种关系。
2、用分贝做单位比用瓦做单位更容易描述，往往在发射机出来的功率几十上百瓦，到了接收端已经是以微微瓦来计算了。
3、计算方便，衰减的计算公式用分贝来计算只用做加减法就可以了。
以1mW 为基准的dB算法，即0dBm=1mW，dBm=10lg(Power/1mW)。
发射功率dBm－路径损失dB＝接收信号强度dBm
最小通信功率dBm－路径损失dB≥接收灵敏度下限dBm
最小通信功率dBm≥路径损失dB＋接收灵敏度下限dBm

0dBm=0.001W=1mW
左边（dBm）加/减3 = 右边（mW）乘/除2
左边（dBm）加/减10 = 右边（mW）乘/除10

例如，100mW的无线发射功率为20dBm，而50mW的无线发射功率为17dBm，而200mW的发射功率为23dBm。
0+10dBm=0.00110W，即10dBm=0.01W
20dBm=0.1W 30dBm=1W 40dBm=10W
40+3dBm=102W，即43dBm=20W

例如，机器20W 在400MHZ频率上使用30米50-7（物理发泡低损耗电缆）到天线上还剩下多少增益
20W=43dB
30米50-7损耗一米小于0.09 按照最大值0.09*30=2.7dB
43dB-2.7dB=40.3dB
天线增益16dBi+40.3dB=56.3dB

就上面的例子我们可以看出增益和功率并非线性变化，所以不能光从功率上来看发射状态。当你的机器20W的时候增益43dB，40W的时候46dB 60W的时候49dB,反过来说当功率损失一半的时候也刚刚损失了3个dB，对信号传播影响不是特别大。但是光看功率的话已经少了一半会认为传播能力也小了一半，所以在这里看功率是相当错误的。馈线损耗的3dB到了天线部分又得到了提升，当你的天线是16dBi的时候，小功率电台的传播能力远远超出了使用大功率电台小天线，这也是很多朋友使用手台加馈线棒杆天线效果也不错的现象。
如果真的那么在意功率不如做个试验，发射机输出端不接同轴电缆，而是接380V动力用电缆，同样的米数，动力电缆的损耗一定很小，因为功率=电流*电压，动力电缆内阻小在电缆上分担的电压就小功率损耗就小，但是高频信号是肌肤效应传播，动力电缆根本无法传到高频信号损失将是相当大的，可以说有点常识的朋友都知道动力电缆无法做馈线，从这一点也证明了
单单看功率是完全错误的。

2. 射频知识

dB、dBi、dBd、dBc、dBm与dBw简介：
1）dB　　
dB是一个表示相对值的值，纯粹的比值，只表示两个量的相对大小关系，没有单位，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，
按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率），如果采用两者的电压比计算，要用20lg（甲电压/乙电压）。
　　[例] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3dB。
反之，如果甲的功率是乙的功率的一半，则甲的功率比乙的功率小3dB。
一般情况下，dBm取1mW作为基准值，即相当于乙功率为1mW，故换算式为 dBm=10lg(功率mW)
　2）dBi和dBd
　　dBi和dBd是表示天线功率增益的量，两者都是一个相对值，但参考基准不一样。
dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。
一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。
　 [例] 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi（一般忽略小数位，为18dBi）。
　　[例] 0dBd=2.15dBi。
　3）dBc　　
dBc也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，
用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。
在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。
　4）dBm
　　dBm是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以1mW功率为基准的一个比值），计算公式为：10lg（功率值/1mW）。
　　[例] 如果功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。
　　[例] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：
　　 10lg（40W/1mW）=10lg（40000）=10lg4+10lg10000=46dBm。
　5）dBw
　　与dBm一样，dBw是一个表示功率绝对值的单位（也可以认为是以1W功率为基准的一个比值），计算公式为：10lg（功率值/1W）。
dBw与dBm之间的换算关系为：0 dBw = 10lgW = 10*lg1000mw = 30dBm
　　[例] 如果功率P为1W，折算为dBw后为0dBw。
　
总之，dB，dBi, dBd, dBc是两个量之间的比值，表示两个量间的相对大小，而dBm、dBw则是表示功率绝对大小的值。
在dB，dBm，dBw计算中，要注意基本概念，用一个dBm（或dBw）减另外一个dBm（dBw）时，得到的结果是dB，如：30dBm - 0dBm = 30dB。
　一般来讲，在工程中，dBm（或dBw）和dBm（或dBw）之间只有加减，没有乘除。而用得最多的是减法：dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除，
信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘。

3. 功率单位mw和dbm的详细换算表

dBm mW
0 1.0 mW
1 1.3 mW
2 1.6 mW
3 2.0 mW
4 2.5 mW
5 3.2 mW
6 4.0 mW
7 5.0 mW
8 6.0 mW
9 8.0 mW
10 10 mW
11 13 mW
12 16 mW
13 20 mW
14 25 mW
15 32 mW
16 40 mW
17 50 mW
18 64 mW
19 80 mW
20 100 mW
21 128 mW
22 160 mW
23 200 mW
24 250 mW
25 320 mW
26 400 mW
27 500 mW
28 640 mW
29 800 mW
30 1.0W
31 1.3W
32 1.6W
33 2.0W
34 2.5W
35 3.0W
36 4.0W
37 5.0W
38 6.0W
39 8.0W
40 10W
41 13W
42 16W
43 20W
44 25W
45 32W
46 40W
47 50W
48 64W
49 80W
50 100W
60 1000W