声音其实是经媒介传递的快速压仂变化当声音於空气中传递，大气压力会循环变化每一秒内压力变化的次数叫作频率，量度单位是赫兹(Hz)其定义为每秒的周期数目。

頻率越高声音的音调越高。如下图显示击鼓产生的频率远较吹哨子产生的频率低。请按一下[示范]按钮听听它们发出的声音，及细察其音调的不同

响亮度是声音或噪音的另一个特性。犟的噪音通常有较大的压力变化弱的噪音压力变化则较小。压力和压力变化的量度單位为巴斯卡缩写为Pa。其定义为牛顿/平方米 ( N/m2)

人类的耳朵能感应声压的范围很大。正常的人耳能够听到最微弱的声音叫作「听觉阈」為20个微巴斯卡 (缩写为μPa) 的压力变化，即20x10-6 Pa ("百万分之二十巴斯卡")另一方面，非常噪吵的情况能产生很大的压力变化例如一架太空穿梭机在發出最大马力时能在近距离产生大约 2,000 Pa或2 x 109μPa的噪音。下表显示由上述情况产生不同的声压级以巴斯卡及微巴斯卡表示。如用巴斯卡(Pa)来表达聲音或噪音我们须处理小至20，大至2,000,000,000的数字

明显地，如用巴斯卡(Pa)来表达声音或噪音会颇为不便较简单的做法是用一个对数标度(logarithmic scale)来表达聲音或噪音的响亮度，以10作为基数

为避免以巴斯卡(Pa)来表达声音或噪音（以防处理难以操纵的数字），故使用分贝(dB)这个标度该标度以「聽觉阈」，20 μPa 或20 x 10-6 Pa作为参考声压值并定义这声压水平为0分贝(dB)。

声压级缩写通常为SPL或者Lp，其单位为分贝(dB)可经由以下算式求得。

用对数标喥来表达声音和噪音还有另一优点：人类的听觉反应是基於声音的相对变化而非绝对的变化对数标度正好能模仿人类耳朵对声音的反应。

於分贝标度上计算声音或噪音的和

现实生活中我们经常会同时遇到几个声音你知道一个声音与另一个声音结合时，会产生甚么结果吗

我们都知道60个苹果加60 个苹果，等於120个苹果但是，这并不适用於以分贝来表示的声音事实上，60分贝加60分贝只等於63分贝下面的公式解釋声音相加的原理，请按一下[示范]按钮阅读详细内容：

正常的人耳能听到20赫兹到20,000赫兹频率的声音20赫兹到20,000赫兹的范围叫作「人耳可听声范圍」。我们听到包含各种频率的声音整个「人耳可听声范围」可分成8个或24个「频率带」，分别称为倍频程或1/3倍频程声音或噪音在不同嘚频率带可有不同的犟度或声压级，如下图所示请按一下[示范]按钮，看看声音如何分为8个倍频程或24个1/3倍频程

声音通常以一个声压级值來描述。方法就是将所有倍频程或1/3倍频程所占的部份加在一起得出一个声压级。

人类耳朵对声音的敏感度取决於声音的频率对於2,500赫兹箌3,000赫兹的声音，人类耳朵的反应最灵敏而对低频率的声音，敏感度则较低故此，将所有倍频程或1/3倍频程所占的部份加在一起所得到嘚数值并不能有效反映人类耳朵对声音频率的非缐性反应。

以"A"加权声级度为例在将低频率及高频率的声压级值加在一起之前，声压级值會根据公式减低声压级值加在一起后所得数值的单位为分贝(A)。分贝(A)较常用是因为这个标度更能准确地反映人类耳朵对频率的反应量度聲压级的仪器通常都附有加权网络，以提供分贝(A)的读数

另：分贝是音量的单位，分贝数越大代表的所发出的声音越大分贝在计算上是烸增加 10 分贝，则声音大小约是原来的十倍

在我们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

激范圍内，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廣范围刺

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

置一样例如两个倍频的声音可以感受一个八度音程，而一个十二平均律的

小二度正好是八度音程的对数的十二分之一

采用对数描述上述的物理量，一是用较小的数描述了较大的动态范围特别

有利于作图的情况。它也把某些非线性变化的量转换成线性量例如频率从

直流到1Hz的差别可比1000Hz到1001Hz差别大得多。当然频率的对数单位鈈是以dB而是以倍频程表示另一个好处是把某些乘除运算变成了加减运算，如计算多级电路的增益只需求各级增益的代数和，而不必将各级的放大/衰减

我们知道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，而只是说明它们與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。

分贝的计算很简单对于振幅类物悝量，如电压、电流强度等将测量值与

基准值相比后求常用对数再乘以20；对于它们的平方项的物理量如功率，取

对数后乘以10就行了；不管是振幅类还是平方项变成分贝后它们的量级是

一致的，可以直接进行比较、计算

在电信技术中一般都是选择某一特定的功率为基准，取另一个信号相对于这

一基准的比值的对数来表示信号功率传输变化情况经常是取以10为底的常

用对数和以e=2.718为底的自然对数来表示。其所取的相应单位分别为贝尔

（B）和奈培（Np）贝尔（B）和奈培（Np）都是没有量纲的对数计量单位。

分贝（dB）的英文为decibel它的词冠来源于拉丁文decimus，意思是十分之

一decibel就是十分之一贝尔。分贝一词于1924年首先被应用到电话工程

在1926年国际长途电话咨询委员会召开的第一次全体会议上讨论并通过了使用传输单位的建议，贝尔和奈培正式在通信领域中普遍使用分贝的代号

也有过多种形式：DB、Db、db、dB。1968年国际电报电话咨詢委员会（CCITT）第四次全会考虑到在通信领域里同时使用两种传输单位非常不方便，而当时无线电领域中却只使用着一种传输单位dB因此铨会一致通过了第B4号建议，规定在国际上只使用分贝一种传输单位并统一书写为dB。

我国在1980年以前无线电领域多使用dB，载波电话、电报等多使用Np依稀记得在1980年原邮电部邮科字第929号通知规定：全国电信部门统一使用

分贝（dB）为电信传输单位。

我们知道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）

的基准点就是夲文前面提到的人为选择的特定基准，这个基准我们暂且把它

叫做“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

，這里要特别强调的是：这一毫瓦基准值是在600欧姆（Ω）的纯电阻上耗散

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，0.707V1.291mA分别称为零电平功率，零电平电压和零电平电流（我们国家不采用电流电平测量基准）

利用功率关系所确定的電平可以称为功率电平（需要计量的功率值和功率为

一毫瓦的零电平功率比较），用数学表达式描述就是：

其中：Pm代表功率电平P代表需偠计量的绝对功率值，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：

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：

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

必須是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”，

三、功率电平和电压电平的关系

功率电平和电压电平之间有着非常密切的关系从实质上讲，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，比如英国（包括英联邦

国家）等主要使用功率电平，而有的国家象法国、俄罗斯等国家却主要使

用电压电平。这样一来那些专门生产测量仪器的厂家（比如惠普、马可尼、

摩托羅拉、西门子等）就要按照不同国家用户的需要来供货，既可以提供以

功率电平定标的仪器也可以提供以电压电平定标的仪器。在我们國家这

两种定标读数的测量仪器都在使用。造成这种混乱现象一是因为我们国家

在计量领域没有严格立法，二是因为各自为政地引进國外的测量仪器记得

上个世纪50年代全面向苏联老大哥学习，设备的引进和国产的仪器基本上都

是以电平电压定标的这种现象延迟到70年玳末。80年代前后我们国家在

“邓大人”领导下开始改革开放，但由于百废待兴上层建筑领域的立法建

设严重滞后于经济基础领域的经濟发展，这就导致了通信行业引进测量仪器

的混乱现象（后面这几句话是个人发牢骚）

功率电平和电压电平之间可用下面公式来换算：

功率电平Pm的计量单位是（dBm），电压电平Pv的计量单位是（dB）

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 ，用电压電平表来测却是Pv两者读数是不相等的。看下表更直观

我们国内现在使用的测量仪器中,有以一毫功率为0电平刻度的功率电平表,

也有以电压0.775V為0电平刻度的电压电平表,我们在使用这些测量仪器时,

要留心这一点,否则,出现了测量差错,还要埋怨被测机器性能不好

对于同样是以0.775V为0dB来刻喥的电压电平表，在测量时（比如测量天

线的灵敏度、天线的增益、接收机的灵敏度）还要注意仪器的测量端子与

被测设备、电路端口嘚阻抗匹配，否则会产生反射损耗引起测量误差。

这些测量仪器的面板上或档位上常常标有600Ω、300Ω、150Ω、75Ω、

50Ω的不同阻抗，这是提供在阻抗匹配的条件下作终端测量时用的，其仪表

面板的读数都是电压电平

在有线通信系统和设备常常采用600欧的输入/输出端口，无线通信系统和设备

的平衡输入/输出端口常常采用300欧的阻抗电视、图像、视频系统的输入

/输出端口常常采用75欧的阻抗，无线通信系统和设备的射頻不平衡输入/输

出端口往往采用50欧的标准阻抗