Anwendungen von Dezibel
Die Einheit Dezibel wurde ursprünglich erfunden, um die Verluste in Telefonkabeln anzugeben. Heute wird diese logarithmische Maßeinheit vor allem in folgenden Bereichen verwendet:
Schall
Größe (Effektivwert) | Bezugswert (0 dB := ...) | übliche Abk. | korrekte Abk. (Vorschlag von mir) | Anmerkung |
---|---|---|---|---|
in Luft: (20 µPa)2 | dB | dB·(20 µPa)2 |
0 dB ≈ Hörschwelle Quadriert, damit Schalldruck und -intensität gleiche Dezibel haben. | |
in Wasser: (1 µPa)2 | dBµPa2 | |||
| 1 pW/m2 | dB | dBpW/m2 | |
| 1 pW | dB | dBpW | andere Dezibel |
| wie unbewertete (siehe oben) | dBA | dB (A) | A und C sind keine Einheiten, sondern Bewertungskurven. |
dBC | dB (C) |
Der ortsunabhängige Schallleistungspegel und der ortsabhängige Schalldruckpegel werden häufig verwechselt, weil beide Pegel in Dezibel angegeben werden. Das haben wir jetzt von der "Vereinfachung" mit den Dezibel ...
Laut Wikipedia werden auch andere Schallgrößen – Auslenkung, Schallschnelle, Schallbeschleunigung, Schallenergie, Schallenergiedichte – in Dezibel angegeben. Ich halte das nicht für sinnvoll.
Als Maßeinheit für die wahrgenommene Lautstärke finde ich Dezibel passend: Die wahrgenommene Lautstärke ist ebenfalls logarithmisch (zehnfache Schallleistung = gefühlt nur doppelt so laut) und es gibt mit der Hörschwelle einen "natürlichen" Dezibel-
Elektronik
Größe (Effektivwert) | Bezugswert (0 dB := ...) | übliche Abk. | korrekte Abk. (Vorschlag von mir) | Anmerkung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1 mW | dBm | dBmW | willkürlich festgesetzt, sodass die Dezibelwerte klein, aber i. A. nicht negativ sind | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 W | dBW | dBW | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 mW/m2 | dB(mW/m2) | dB(mW/m2) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 W/m2 | dB(W/m2) | dB(W/m2) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 µV2 | dBµV | dBµV2 | Quadriert, damit proportional zu Leistung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dBuV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 mV2 | dBmV | dBmV2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 V2 | dBV | dBV2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(224 mV)2 | dBm | dB·(224 mV)2 | gleicher Dezibelwert wie Leistung, wenn Impedanz = 50 Ω ist ("50-(274 mV)2
| dBm
| dB·(274 mV)2
| analog für Impedanz = 75 Ω
| (775 mV)2
| dBu
| dB·(775 mV)2
| analog für Impedanz = 600 Ω
| dBv
|
|
1 µA2
| dBµA
| dBµA2
| Auch quadriert, damit proportional zu Leistung
| A2
| dBA
| dBA2
|
|
1 (µV/m)2
| dB(µV/m)
| dB(µV/m)2
| dBµ
| 1 (V/m)2
| dB(V/m)
| dB(V/m)2
|
|
1 (µA/m)2
| dB(µA/m)
| dB(µA/m)2
| 1 (A/m)2
| dB(A/m)
| dB(A/m)2
|
|
Empfangsleistung von Dipolantenne
| dBd
| dB (d)
| d, i und c sind keine Einheiten und dürfen daher, wenn überhaupt, nur wie eine Anmerkung dazugeschrieben werden (nicht innerhalb einer Formel).
| Empfangsleistung von (hypothetischer) isotroper Antenne
| dBi
| dB (i)
|
| Trägerpegel
| dBc
| dB (c)
|
|
1
| dB
| dB
| relativ unproblematisch, da hier reine Zahlen in Dezibel umgerechnet werden (nur das Quadrieren darf man nicht vergessen, wenn man Volt oder Ampere dividiert)
| dBr
|
|
100%
| dBFS
| dB
| Dezibel sind 0 oder negativ.
| |
Für mich schaut das wie ein ziemlicher Wildwuchs aus. Am ehesten kann ich Dezibel bei reinen Zahlen (Verhältnissen) für sinnvoll erachten – nicht das Vorhaben, so ziemlich alle vorkommenden Einheiten mit willkürlichen Bezugswerten in Dezibel umzurechnen. (Manche Elektrotechniker machen sowas Ähnliches mit der Einheit "per unit", die im Grunde das Gleiche wie Prozent ist, d. h. sie rechnen alles in Prozent und behaupten, das sei einfacher.)
Der Hauptvorteil dieser vielen Dezibeleinheiten ist, dass man Leute, die diese Einheiten verwenden, verstehen kann ... Die international eindeutigen Maßeinheiten in Dezibel umzurechnen, nur damit man dann die Verstärkung zur Spannung addieren kann, statt sie mit ihr zu multiplizieren, sehe ich nicht als nennenswerten Vorteil. Es kostet mehr Zeit, herauszufinden, wie viel Volt nun eigentlich ein Dezibel ist, und bei der Hin- und Rückrechnung können Fehler passieren, z. B. wenn man vergisst, dass die Volt zu quadrieren sind (oder die Dezibel zu verdoppeln).
Verwendung
Die verschiedenen Dezibeleinheiten werden strikt unterschieden.[1] Daher können in Additionen und Subtraktionen verschiedene Einheiten auftreten (was bei "normalen" Einheiten ein Fehler ist). Z. B.
−30 dBµV + 120 dB = 90 dBµV
dBm = dBµV – 107 dB
4,5 dBi – 2,15 dB = 2,35 dBd
25 dBm – 7 dBm = −18 dBc
Die Additionen sind eigentlich Multiplikationen (und die Subtraktionen sind Divisionen). Z. B. ist −30 dBµV + 120 dB = 10−3 µV · 1012 = 109 µV = 90 dBµV. Dezibel sind eigentlich nur ein Kennzeichen, dass logarithmiert wurde; durch die Schreibweise als Additionen werden sie wie eine Einheit verwendet.
Gelesen und gesprochen wird z. B. dBµV als "Dezibel über 1 Mikrovolt".[2] Anzutreffen ist auch die Schreibweise:
Leistung(re 1 µV) = ... dB
Das "re" kommt vom Englischen "regarding" oder "reference to" ("in Bezug auf"). Ich habe zuerst gedacht, das "re" heißt "Realteil".
Sonstiges
Größe (Effektivwert) | Bezugswert (0 dB := ...) | übliche Abk. | korrekte Abk. (Vorschlag von mir) | Anmerkung |
---|---|---|---|---|
| 1 mm6/m3 (= ein 1 mm großer Tropfen pro Kubikmeter) | dBZ | dB(mm6/m3) | |
| 1 m2 | dBsm | dBm2 | sm = square meter = Quadratmeter |
Bei einer Kamera:
| 1 | dB | dB | Nicht eindeutig, da es unterschiedliche Ansichten darüber gibt, ob die Größen vor der Umrechnung in Dezibel quadriert werden müssen oder nicht |
In der englischen Wikipedia gibt es eine umfangreiche Liste mit weiteren Dezibel-
Schreibweise
Die "Anhängsel" an die Abkürzung dB sind nicht normgerecht und werden entsprechend kritisiert. Ich schlage vor, die Dezibel rein auf die Zahl zu beziehen. Dann kann und darf die Einheit separat dazumultipliziert werden. Auf diese Idee ist – so weit mir bekannt – bisher niemand gekommen. Könnte ein Kompromiss sein.
Abgeleitete Einheiten
Dezibel können auch mit anderen Einheiten kombiniert werden:
Größe | Einheit | Abk. | Anmerkung |
---|---|---|---|
| Dezibel pro Kilometer | dB/km | Z. B. 5 dB/km bedeutet, dass auf 1 km das Signal um 5 dB abgeschwächt wird; auf 2 km um 10 dB usw. |
| Dezibel pro Quadratmeter | dB/m2 | Hier verdoppelt sich der Wert nicht, wenn der Nenner verdoppelt wird! (In solchen Fällen würde ich Dezibel vermeiden.) |
| Dezibel über Milliwatt pro Hertz | dBmW/Hz |
Also Achtung: Wie man mit Dezibel in Verbindung mit anderen Einheiten rechnet, ist von Fall zu Fall unterschiedlich! Dezibel sind eben keine "richtige" (lineare) Maßeinheit.
Weiter
Quellen
[1] | Erwin Hackl: Dezibel und Logarithmus für den Funkamateur. Möglichst einfach erklärt, aber auch zum Nachschlagen (PDF), S. 9 – "Die Pegel der beiden Signale werden in dBm angegeben, weil sie Absolutwerte darstellen, die Differenz der beiden Signale zueinander aber in dB." |
[2] | Schulbuch Elektronik, 3. Teil: Nachrichtenelektronik, Wuppertal: Europa- |