RF 기본 단위 dB(데시벨)란?

RF통신에서 가장 많이 쓰이는 단위는 dB 입니다.

이번시간에는 dB에 대해서 알아보겠습니다

 

 

1. dB의 어원

dB는 데시벨(Decibel) 또는 '디비' 라고 읽습니다.

이것은 Deci+bel의 합성어 인데요, 앞의 Deci 는 '10'을 의미하는 영어의 접두사이고

두번째 단어인 bel은 미국의 통신회사인 Bell lab을 의미합니다.

Bell lab에서 연구를 하면서 넓은 범위의 값들을 한눈에 보기 어렵고 계산도 귀찮아지기 때문에,

밑수를 10으로 사용하는 log로 변환하여 사용하기 시작했다고 합니다.

이 때 log를 취한 값들이 너무 작아지기 때문에, 추가적으로 10을 곱하여 사용하게 되고,

그래서 접두어로 'Deci' 가 붙게 된 것입니다.

 

 

2. dB의 정의

dB는 두 신호의 차이를 log로 나타낸 상대적 스케일이며,

측정값 자체를 지칭하는 것이 아닙니다.

dB = 10 x log(P2/P1)

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※ log 계산의 기초

log 계산의 기초

 

3. log 스케일(dB)의 장점

• 매우 크거나 아주 작은 숫자를 간단하게 표현이 가능합니다.
• 곱하기를 더하기로, 나누기를 빼기로 변환하여 계산이 편리합니다.
• 주파수를 가지는 신호의 성질은 자연상태에서의 측정값(전압 또는 전류)에 비례하는 것이 아니라, 그 dB 스케일에 정량적으로 비례하는 특성을 가지고 있습니다.

 

4. dB 단위의 기본 계산

	log(  )	dB = 10 x log(  )
1	log(1) = 0	0
2	log(2) = 0.3	3
3	log(3) = 0.477	4.77
4	log(4) = log(2x2) = log(2) + log(2) = 0.6	6
5	log(5) = log(10/2) = log(10) - log(2) = 0.7	7
6	log(6) = log(2x3) = log(2) + log(3) = 0.777	7.77
7	log(7) = 0.845	8.45
8	log(8) = log(2x2x2) = log(2) + log(2) + log(2)= 0.9	9
9	log(9) = log(3x3) = log(3) +log(3) = 0.954	9.45
10	log(10) = 1	10

 

 

5. log Scale의 특징

dB값은 log함수로 나타내지는 만큼 특징이 있습니다.

log Scale의 +3dB 변화는 Linear Scale에서 에너지의 두배를 의미합니다.

dB값이 일정하게 증가하면 W는 기하급수적으로 늘어나게 되죠.

Log Scale과 Linear Scale 비교

 

 

6. 전압인 경우의 dB 계산

• 전력인 경우 dB 계산: 10 x log전력(W)
• 전압인 경운 dB 계산: 20 x log전압(V)

전력과 전압 관계

dB자체가 이미 전력(W)를 기준으로 한 값이므로, 전압은 제곱을 해야 전력값이 되고, 제곱을 log스케일로 본다면 승수가 앞으로 나가서 x2가 되기 때문입니다.

 

 

7. dBm의 정의

dBm이란, mW 단위의 전력을 dB스케일로 나타낸 단위를 의미하며, 1mW를 기준으로 하는 절대값입니다.

RF 장비 중에 작은전력을 다루는 경우가 많아서 Watt단위가 아니라 mW단위의 전력을 주로 다루기 때문에, 기준의 간편함을 위하여 mW를 기준으로 만든 dB 전력값을 dBm이라고 합니다.

dBm

 

 

포스팅을 마치며....

개인적으로 dB값에 대해 익숙해지는것에 시간이 걸렸습니다.

20년을 넘게 1, 2,3 --- 을 쓰다보니 로그스케일로 바로 바로 변환이 안되더라구요.

그래서 저는 0dBm, 10dBm, 20dBm, 30dBm을 아예 외워버렸습니다.

그리고 외운값에서 3dBm씩 더할때 2배가 된다는 것만 알고 있으면 근사값을 알기 쉽더라구요.

예를 들면 15dBm이 몇 mW인지 알아야 한다면 10dBm의 값을 생각해보는거죠.

10dBm + 3dB + 3dB - 1dB 니깐 10mW의 4배, 40dBm보다 적은 값이 되겠죠. (실제로 약 31.6dBm)

  

 

dBm ↔ mW 변환표

dBm	mW
-30	0.001
-20	0.010
-10	0.100
-9	0.125
-8	0.158
-7	0.199
-6	0.251
-5	0.316
-4	0.398
-3	0.501
-2	0.631
-1	0.794
0	1.000
1	1.258
2	1.584
3	1.995
4	2.512
5	3.162
6	3.981
7	5.012
8	6.309
9	7.943
10	10.000
11	12.589
20	100.00
30	1000.000 = 1W
40	10000.000 = 10W