【题目编号】MC3-1341
【题目】功率为 0dBm 的射频信号通过增益为 23dB 的电路后,输出功率为:
【答案】ABC(多选题)
[A]23dBm
[B]200mW
[C]-7dBW
[D]3.16V
考点速览
这道题给一个零 dBm 的射频信号,让它通过增益为二十三分贝的电路,问输出功率是多少,四个选项分别用 dBm、毫瓦、dBW 和伏特表达。它考的是三件事:分贝是对数单位、级联增益在分贝域里相加;功率的绝对分贝单位 dBm 与 dBW 之间的换算;以及功率与电压不能混为一谈。三件事都不难,但单位一混就容易全错,所以要把换算链条走完整。
分贝是比值,增益可以直接相加
分贝(decibel,dB)最初用于描述功率比,定义是十乘以功率比的常用对数。它把乘法关系变成加法关系:两级放大器的总增益,不必把倍数相乘,直接把各自的分贝数相加即可。这条性质是分贝最大的实用价值,级联多级电路时尤其省事。
题目里输入信号是零 dBm。dBm 是以一毫瓦为基准的绝对功率单位,零 dBm 就等于一毫瓦,这是要记住的基准点。信号经过增益二十三分贝的电路,输出功率的分贝数就是输入分贝数加上增益分贝数,即零加二十三,等于二十三 dBm。这是本题最直接的一步。
二十三 dBm 到底是多少功率
要把二十三 dBm 换算成毫瓦,用绝对功率的换算式:功率毫瓦数等于十的(分贝数除以十)次方。代入二十三,得到十的二点三次方,约等于一百九十九点五,取整就是二百毫瓦。
心算可以用分贝的常用锚点来拆分。十 dB 对应功率乘十,三 dB 对应功率乘二,两者相加是十三 dB,对应乘二十。二十三 dB 可以拆成二十 dB 加三 dB,即乘一百再乘二,等于乘二百。输入是一毫瓦,乘二百正好是二百毫瓦。这条路比按计算器快,也更能说明为什么二十三 dBm 约等于二百毫瓦。
再看 dBW。dBW 是以一瓦为基准的绝对功率单位。一瓦等于一千毫瓦,也就是三十 dBm,所以 dBm 换算成 dBW 只需减去三十。二十三 dBm 减三十,得到负七 dBW。反过来核对:负七 dBW 等于十的负零点七次方瓦,约等于零点一九九五瓦,也就是约二百毫瓦,与前面的结果完全一致。
逐项辨析
选项 A 正确:零 dBm 加二十三分贝等于二十三 dBm,增益在分贝域里直接相加,不必先换成倍数。
选项 B 正确:二十三 dBm 换算成毫瓦是十的二点三次方,约一百九十九点五毫瓦,取整为二百毫瓦。
选项 C 正确:dBm 与 dBW 相差三十,二十三 dBm 减三十等于负七 dBW,与二百毫瓦是同一个功率的两种写法。
选项 D 错误:三点一六伏是电压,不是功率。功率增益的计算结果必然是功率量,要换成电压必须知道系统阻抗,而题目没有给出任何阻抗信息。这里有个容易上当的地方:在五十欧姆系统里,二百毫瓦对应的电压恰好约等于三点一六伏,数字能对上,所以这个选项看起来「像」正确答案。但题目问的是输出功率,单位应当是功率单位;把电压填进功率的空位,等于用另一套量纲作答。命题人正是用这个巧合设置了陷阱。
易混淆点
一是 dB 与 dBm 的区别。dB 是相对值,描述一个比值,没有量纲;dBm 是绝对值,以一毫瓦为基准,描述具体功率。增益是 dB,输出功率是 dBm,两者不能互换位置。同样地,dBW 以一瓦为基准,只在基准上与 dBm 不同。
二是功率与电压的换算需要阻抗。功率与电压的关系是功率等于电压平方除以阻抗,缺了阻抗这一项,两者无法互相确定。同一个功率在不同阻抗的系统中对应完全不同的电压;同一个电压在不同阻抗下也对应不同的功率。业余无线电设备多为五十欧姆系统,但只有在明确阻抗的前提下,才能把功率换算成电压。
一张常用的换算对照
把几个常用点记住,做这类题会快很多。零 dBm 是一毫瓦,三 dBm 约二毫瓦,十 dBm 是十毫瓦,二十 dBm 是一百毫瓦,二十三 dBm 约二百毫瓦,三十 dBm 是一瓦。再往上有三十三 dBm 约二瓦、四十 dBm 是十瓦、四十三 dBm 约二十瓦、五十 dBm 是一百瓦。这些数字对应的正是业余电台常见的功率档位,从手持机的小功率到短波台的大功率都覆盖到了。把这张表与「十 dB 乘十、三 dB 乘二」的拆分法结合,任何分贝数都能在脑子里算个大概,不必每次去按计算器。
同一张表的另一侧是 dBW。三十 dBm 对应零 dBW,四十 dBm 对应十 dBW,二十三 dBm 对应负七 dBW。凡是 dBm 转 dBW,减三十;反过来加三十。方向记牢,就不会把负七写成正五十三。
应试要点
记住三个锚点:零 dBm 等于一毫瓦;十 dB 乘十、三 dB 乘二,分贝数可以拆开心算;dBm 与 dBW 相差三十。本题的解法链条是「分贝相加得二十三 dBm,拆成二十加三得乘二百,一毫瓦乘二百是二百毫瓦,减三十得负七 dBW」。看到电压选项,先问一句「题目给了阻抗吗」,没给就不能选。