デシベルに関するエンジニア向けガイド:dB、dBm、dBi、dBw

なぜデシベルなのか？

デシベルは膨大な音域を管理しやすいスケールに圧縮します。マイクは 1 μV を生成し、パワーアンプは 100 V を出力することがあります。これは10の比率で、線形スケールでプロットすることは不可能です。デシベル単位ではわずか 160 dB です。

デシベルは掛け算を足し算にもなります。ゲインが 10、100、10 の 3 段階の信号は、合計ゲインが 10 × 100 × 10 = 10,000 になります。単位は 20 + 40 + 20 = 80 デシベル。簡単な足し算です。

---

基本定義

「マスブロック_0」

「マスブロック_1」

電圧の係数 (10 ではない) は、電力と電圧の関係の「MATHINLINE_9」から導き出されます。

「MATHBLOCK_2」

メモリへの重要な変換

---

絶対デシベル単位

単純な「dB」は常に比率です。絶対レベルを表現するにはリファレンスが必要です。さまざまな分野でさまざまな参照が使われています。

dBm — 1 ミリワットに対する電力

「マスブロック_3」

RF エンジニアリングとワイヤレスシステムで一般的: -0 デシベルメートル = 1 ミリワット -10 デシベル = 10 ミリワット -30 dBm = 1 W (標準的な WiFi 送信電力) --50 dBm = 10 nW (通常の受信無線信号) --100dBm = 10 pW (1 メガヘルツの帯域幅におけるノイズフロア)

dBm からミリワットへの変換には、[dBm to ワットコンバーター] (/電卓/単位変換/dbm-ワット) を使用してください。

dBW — 1 ワットに対する消費電力

「マスブロック_4」

dBw = dBm − 30。高出力トランスミッタと衛星リンクに使用されます。

dBV — 1 ボルトを基準とした電圧

「マスブロック_5」

オーディオではよく使われる。コンシューマー・ライン・レベルは -10 dBV (316 mV RMS) です。プロフェッショナル向けラインレベルは +4 dBu、約 1.23 V RMS です。

dBu — 0.775V を基準とした電圧

dBu = 20·log( V/0.775V)。0.775V リファレンスは 600 Ω のインピーダンス (旧電話規格) で 1 mW を生成する電圧です。プロフェッショナルオーディオは +4 dBu を公称レベルとして使用します。

dBFS — フルスケール (デジタルオーディオ) に対する相対値

デジタルシステムでは、0 dBFS が最大振幅です。すべての信号は 0 dBFS 以下です。0 dBFS を超えるピークはクリップされます。

---

アンテナゲイン:dBi および dBd

dBi — 等方性アンテナを基準としたゲイン

等方性アンテナはすべての方向に均等に放射します。実際のアンテナでは、特定の方向に電力が集中します。

「MATHBLOCK_6」

-アイソトロピック:0 dBi -半波ダイポール:2.15 dBi -パッチアンテナ:5 ～ 8 dBi -パラボリック・ディッシュ (1m、5 GHz): 最大 35 dBi -八木 (10 エレメント): 約 14 dBi

dBd — ダイポールを基準としたゲイン

dBd = dBi − 2.15.アマチュア無線で使用されます。「10 dBd」のアンテナ = 12.15 dBi。

---

リンクバジェットに dB を使用する

リンクバジェットは、ゲインの加算と損失の減算によってワイヤレスシステムが機能するかどうかを計算します。

「MATHBLOCK_7」

100m での 2.4 GHz の WiFi リンクの例: -送信電力:+20 dBm -送信アンテナゲイン:+3 dBi -100m での自由空間経路損失:−80 dB ([自由空間経路損失計算ツール] (/電卓/rf/自由空間経路損失) を使用) -受信アンテナゲイン:+3 dBi -受信感度:−80 dBm

「マチンライン_10」dBm。マージン =「マチンライン_11」dBリンクは 26 dB の余裕があれば動作します。

フルリンクバジェットの計算には、[RF リンクバジェット計算ツール] (/calculators/rf/rf-link-budget) を使用してください。

---

よくある落とし穴

混合電力と電圧 dB

これは最も一般的な間違いです。疑わしいとき: -パワーの量ですか？10·logを使う -電圧なのか、電界強度なのか？20·logを使う

ノイズ指数は dB (パワー比) 単位です。電圧アンプのゲインの単位は dB (20·log) です。加算/減算できるのは、同じインピーダンスの電力を表す場合だけです。

dBm は dBV ではありません

dBm → dBV ではインピーダンスを知る必要があります。50 Ωの場合:0 dBm = 224 mV RMS = −13 dBV。

「MATHBLOCK_8」

50Ω の場合:dBV = dBm − 13.600 オーム (オーディオ) の場合:dBV = dBm − 2.2 ≈dBu。

dB が比率を表していることを忘れてしまう

「私のアンプのゲインは 20 dB です。」✓ (比率、有効) 「信号は 20 dB です。」✗ (何と比べて 20 dB?)

絶対レベル（20 dBm、−60 dBV、+4 dBu）を指定するときは、必ずリファレンスを指定してください。

---

概要リファレンスカード