■ dB(decibel; 데시벨, 디비)란?
자주 사용하고 있으면서도 정확한 이해를 하지
못하고 사용하는
경우가 많다. 특히 이 dB (decibel; 데시벨, 디비)은 우리는 매일 사용하고
있는 단위이다. 예를 들어 수신감도가 9+ 10dB 라든지, 안테나이득이
3dB라든지 쓰이는 곳이 너무 많아 혼돈이 되는 경우가 많은 것 같다.
또 전력의 단위인 dBm(decibel milliwatte; 데시벨
밀리와트 또는 디비엠),
전압의 단위로 1㎶를 기준으로 하는 dBμ(decibel micro; 데시벨 마이크로;
디비 마이크로), 케리어 대 스프리어스 비인dBc(decibel carrier; 데시벨
케리어, 데시벨 씨, 디비씨), 안테나의 절대이득을 표시하는 dBi(decibel
isotropic; 데시벨 아이소트 로픽, 데시벨 아이, 디비아이), 안테나의
이득을 반파장 안테나와의 비를 표시하는 dBd(decibel dipole; 데시벨
다이폴, 데시벨 디, 디비디), 부하 임피던스와 관계없이 0.775V를 기준(0dBu)으로
하는 전압단위로 dBu(decibel unload<>;데시벨 유), 1V를
기준(0dBV)으로 하는 전압단위로 dBV(decibel volt;데시벨 브이)등 여러 단위가 있어 더욱더 혼란스러운
것 같다. 이 페이지에서는 주로 많이 사용되고 있는 dB와 dBm에 대하여 설명하고자
한다. 상용대수(log)를 이용하여 계산하여야 하기 때문에 어려워 보이지만,
복잡한 계산식이 아니기 때문에 쉽게 이해가 될 것으로 보인다. 간단하게
사용하기 위해 아래에 환산표도 있으니 참고 하기 바란다.
[ log 계산이 가능한 공학용 계산기
]
■※ dB
의 어원
이 dB
의 어원은 10분의 1을 의미하는 deci
와 전화 발명자의 이름인 Bell에서
따온 것이다.
(Bell,
Alexander Graham ; 1847~1922 : 영국 태생 미국 과학자로서
음성생리학을 연구하여 농아교육에 진력 하였으며, 음파연구에서
1876년 자석식전화기를 발명하고 벨회사를 설립.)
■※ dB를
사용하는 이유
이 dB을
사용하는 이유로는 인간의
귀로 느끼는 소리의 크기는 실제음의 에너지에 대하여 대수 함수적으로
느껴지기 때문에 통신 관계에서는
전력이나 각종 레벨을 나타 내는데 대수(logarithm)를 써서 표현(dB
; 데시벨)하는
편이 여러 가지로 편리하여 많이 사용하고 있다.
■※ log(logarithm ; 대수)
1
이 아닌 양수a와 양수N이 주어 졌을 때, N=ab 라는 관계를
만족시킬 수 있는 실수b를, a를 밑으로하는 N의 대수라 하며, b=logaN으로
나타낸다. 데시벨에서는 상용대수를 사용하는데, 상용대수(Common
logarithm)는 10을 밑으로 하는 로그로서 b=log10N,
N=10b으로 나타 내어 진다.
■
dB (decibel; 데시벨, 디비)
이 dB는 기본적으로 이득(gain
; 증폭도,감쇠량)의 값으로서 입력과 출력등의
상대적인 비(比)이다. 전력과 전압·전류,
음압,압력, 에너지밀도 등에서 상대적 힘의 비를 구하여 사용하는 단위로서
계산 식은 아래와 같다.
예를 들어 입력이 1W이고 출력이 100와트인 증폭기 있다고 하면 100배의
증폭기인 샘이다. 이를 dB로 나타내면 10log 100/1 =20dB (log100=log102은
2이다)가 된다. 이번에는 100와트 입력하여 15와트가 나오는 감쇠기(Attenunator)
가 있다고 하면 10log15/100=-8.2dB(log0.15는 -0.823임)가 된다. 증폭이
되면 +dB가 되고, 감쇠가 되면 -dB가된다. 또 4배의 이득을 가진 안테나가
있다고 하자 이를 dB로 나타내려면 10log4 (log4는0.6이다)가 되어서
6dB의 이득을 가진 안테나가 된다. 곧 전력이득 4배는 6dB가 되는 샘이다.
log 계산기
전력 이득 dB = 10log(출력전력/입력전력)
전압 이득 dB = 20log(출력전압/입력전압)
전류 이득 dB = 20log(출력전류/입력전류)
역으로 dB를 이득으로 계산하려면
전력dB를
이득으로 10db/10
= 전력이득(출력전력/입력전력)
전압dB를 이득으로 10db/20
= 전압이득(출력전압/입력전압)
전류dB를 이득으로 10db/20 =
전류이득(출력전류/입력전류) 가
된다
아래 그림은 어느 블록
다이어그램 에서의 전체 전력이득을
계산하는 보기로서 증폭은 +dB가 되고 감쇠는 -dB가 되며, 전체
이득은 37dB(입력전력의 5000배의 출력이 되지만 우리가 느끼기에는
수십배 증폭 된것으로 느껴짐)가 된다.
|
20dB증폭 |
12dB감쇠 |
0dB |
3dB감쇠 |
32dB증폭 |
|
입력(4mW)
> |
|
|
|
|
|
> 출력(20W) |
이득 |
+20dB(100배) |
-12dB(1/16배) |
0dB |
-3dB(1/2배) |
+32dB(1580배) |
=37dB(5000배) |
|
이 dB는 log(常用對數)를 사용하여 계산이
되는데 10χ의
이득은 쉽게 계산이 되지만 10의 배수가 아닌 비(比)를 dB로 계산할 때는
대수표나 공학용 계산기가 있어야 계산이 가능하다. 그래서 아래에 배율을
dB로 환산하여 표로 만들어 보았는데 참고 바랍니다.
■
배율 → dB 환산표
배율 |
전력 비 |
전압·전류 비 |
|
배율 |
전력 비 |
전압·전류 비 |
|
배율 |
전력 비 |
전압·전류 비 |
1 |
0 dB |
0 dB |
|
15 |
11.8 dB |
23.5 dB |
|
200 |
23 dB |
46 dB |
2 |
3 dB |
6
dB |
|
16 |
12 dB |
24 dB |
|
300 |
25 dB |
50 dB |
3 |
4.8 dB |
9.5 dB |
|
17 |
12.3 dB |
24.6 dB |
|
400 |
26 dB |
52 dB |
4 |
6 dB |
12 dB |
|
18 |
12.5 dB |
25 dB |
|
500 |
27 dB |
54 dB |
5 |
7 dB |
14 dB |
|
19 |
12.8 dB |
25.6 dB |
|
600 |
28 dB |
56 dB |
6 |
7.8 dB |
15.5 dB |
|
20 |
13 dB |
26 dB |
|
700 |
28.5 dB |
57 dB |
7 |
8.5 dB |
16.9 dB |
|
30 |
14.8 dB |
29.5 dB |
|
800 |
29 dB |
58 dB |
8 |
9 dB |
18 dB |
|
40 |
16 dB |
32 dB |
|
900 |
29.5 dB |
59 dB |
9 |
9.5 dB |
19 dB |
|
50 |
17 dB |
34 dB |
|
1000 |
30
dB |
60
dB |
10 |
10 dB |
20
dB |
|
60 |
17.8 dB |
35.5 dB |
|
2000 |
33 dB |
66 dB |
11 |
10.4 dB |
20.8 dB |
|
70 |
18.5 dB |
36.9 dB |
|
5000 |
37 dB |
74 dB |
12 |
10.8 dB |
21.6 dB |
|
80 |
19 dB |
38 dB |
|
10000 |
40
dB |
80
dB |
13 |
11.1 dB |
22.3 dB |
|
90 |
19.5 dB |
39 dB |
|
20000 |
43 dB |
86 dB |
14 |
11.5 dB |
23 dB |
|
100 |
20
dB |
40
dB |
|
50000 |
47 dB |
94 dB |
|
◇
아래 도표에 의하여
구할 수도 있음.
예를들어
10000배의 전력이득 이라면 아래 104 위의 실산과 만나는
점에서 오른쪽을 보면 40dB가 된다.
■ 무선 수신기의 신호
메터의 눈금 과 수신신호강도와의 계산결과<㎶, ㏈μ, dBm, +dB> ( 참고표 )
| Signal meter눈금
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
+10㏈
|
+20㏈
|
+30㏈
|
+40㏈
|
+50㏈
|
+60㏈
|
㎶ / ㎷ |
0.19㎶ |
0.3㎶ |
0.7㎶ |
1.5㎶ |
3.12㎶ |
6.25㎶ |
12.5㎶ |
25㎶ |
50㎶
|
158㎶ |
500㎶ |
1.58㎷ |
4㎷ |
15.8㎷ |
50㎷ |
|
㏈μ
|
-14.4
|
-10.4
|
-3㏈μ
|
3.5㏈μ
|
9.9㏈μ
|
16㏈μ
|
22㏈μ
|
28㏈μ
|
34㏈μ
|
44㏈μ
|
54㏈μ
|
64㏈μ
|
72㏈μ
|
84㏈μ
|
93㏈μ
|
dBm[50Ω일때] |
-120
|
-117
|
-110
|
-103
|
-97
|
-91
|
-85
|
-79
|
-73dBm
|
-63
|
-53
|
-43
|
-35
|
-23
|
-13dBm
|
|
※
|
-48dB
|
-42dB
|
-36dB
|
-30dB
|
-24dB
|
-18dB
|
-12dB
|
-6dB
|
0dB(기준)
|
+10dB
|
+20dB
|
+30dB
|
+40dB
|
+50dB
|
+60dB
|
|
|
Signal
Units (수신
신호
단위)
9을
기준하여 아래로 6㏈간격으로
수치를 매긴 것임
VHF 수신기에서는 9의 기준을 5㎶
(14㏈μ)
|
dB
(9을
초과하는 9에 대한
비)
|
※ Home Audio
Amplifier의 표준 입력레벨 -10dBV =0.316V (+20dBV
= 10V, +1dBV = +2.2dBu)
※ PA Amplifier의
표준 입력레벨 +4dBu =1.23V, Max +26dBu=15.5V
※
0 VU(volume unit) = +4 dBm
※
0 dBu A voltage reference point equal to 0.775
Vrms(0.77459667 V). This reference originally was labelled dBv (lower-case)
but was too often
confused with dBV (upper-case), so it was changed to dBu (for unterminated).
0 dBu
= 0 dBm into 600 ohms gives an equivalent voltage level
of 0.775 V
※ dB means u =
unloaded, V = volt, and m = milliwatt.
|