基准电平、功率电平和电压电平解读

一 引入对数的原因

在日常生活和工作中离不开自然计数法，但在一些自然科学和工程计算中，对物理量的描述往往采用对数计数法。从本质上讲，在这些场合用对数形式描述物理量是因为它们符合人的心理感受特性。这是因为，在一定的刺激范围内，当物理刺激量呈指数变化时，人们的心理感受是呈线性变化的，这就是心理学上的韦伯定律和费希钠定律。它揭示了人的感官对宽广范围刺激的适应性和对微弱刺激的精细分辨，好像人的感受器官是一个对数转换装置一样。

零和小于零的负数是没有对数的，只有大于零的正数才能取对数，这样一来，原来的物理量经过对数转换后，原来的功率、幅度、倍数等这些非负数性质的量，它们的值域便扩展到了整个实数范围。这并不意味着它们本身变负了，而只是说明它们与给定的基准值相比，是大于基准值还是小于基准值，小于则用负对数表示，若大于则用正对数表示。

二 基准电平

测量海拔高低的基准点是位于青岛的黄海水准点，测量温度高低的基准点是纯水在一个大气压时的结冰点，测量电信号（功率、电压、电流）的基准点是人为选择的特定基准，这个基准暂且称为零电平”。

这个特定的功率基准就是取一毫瓦（mW）功率作为基准值，这里要特别强调的是：这一毫瓦基准值是在600欧姆（Ω）的电阻上耗散一毫瓦功率，此时电阻上的电压有效值为0.775伏(V)，所流过的电流为1.291毫安（mA）。取作基准值的1mW，0.775V，1.291mA分别称为零电平功率，零电平电压和零电平电流。

三 功率电平

利用功率关系所确定的电平可以称为功率电平（需要计量的功率值和功率为一毫瓦的基准电平功率比较），用数学表达式描述就是：

Ｐm=10 lg(Ｐ/1)dBm

其中：Ｐm代表功率电平。Ｐ代表需要计量的绝对功率值，单位为毫瓦，零电平功率为一毫瓦。dBm表示以一毫瓦为基准的功率电平的分贝值。

不同的绝对功率值所对应的以一毫瓦为基准的功率电平值如下：绝对功率用dBm表示

四 电压电平

利用电压关系所确定的电平称为绝对电压电平，简称电压电平，用公式表示：

Ｐv=20Lg(Ｕ/0.775) (dB)

上式中Ｐv代表电压电平值。Ｕ代表需要计量的绝对电压值，单位为伏（V）。零电平电压为0.775伏。

这里需要特别注意的一点是：根据上面“电压电平”的定义，其零电平电压必须是0.775V有效值，不能随意用其它电压值作为基准来定义“电压电平”，否则容易引起混乱。

五 功率电平和电压电平的关系

功率电平和电压电平之间从实质上讲，它们是一致的。但现在世界上不同国家使用的习惯却是不一样的。

Ｐm=Ｐv＋10Lg（600/Ｚ）(dBm) , 式中的Ｐv=20Lg（Ｕ/0.775）(dB)

功率电平Ｐm的计量单位是（dBm），电压电平Ｐv的计量单位是（dB）

当阻抗Ｚ=600Ω时，10Lg（600/Ｚ）=0 ，此时Ｐm=Ｐv ，即功率电平与电压电平相等。当Ｚ≠600Ω时，即使是同一功率，用功率电平表来测，读数是Ｐm ，用电压电平表来测却是Ｐv，两者读数是不相等的。