С понятием "децибел” я столкнулся, можно сказать, в детстве, когда еще не было mp3 плееров и были популярны магнитофонные кассеты. На магнитофоне были датчики уровня записи/воспроизведения, шкала которых содержала те самые децибелы. Тогда мне было не совсем ясно что это такое, но сейчас настала пора расставить точки над Ё, тем более, что сейчас с децибелами (dBm) сталкивается много людей, которые задумали купить себе Wi-Fi оборудование.

Вообще, люди начали использовать децибелы для измерения различных вещей не просто так. Еще в 19м веке психофизиологами Эрнстом Вебером и Густавом Фехнером было установлено, что "сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S”:




где – константа, которая зависит от вида раздражителя, – пороговая интенсивность, которая соответствует нижнему пределу чувствительности человека. Говоря иначе: чтобы человек ощутил разницу в чем либо (громкости двух звуков, весе двух гирь, степени освещенности, которую дают две лампочки…) интенсивность воздействия данных факторов должна различаться не на какое то значение (типа: человек заметит разницу в весе, если вес предметов отличается на 100 грамм), а в определенное число раз.

Одним из внешних раздражителей, на которые способен реагировать человек – это звук. Звук в воздухе представляет собой волны разряжения и сжатия газа и, соответственно, волны изменения давления относительно нормального. Изменение давления в свою очередь приводит к изменению силы, с которой воздух давит на барабанную перепонку, что и чувствуется человеком. Нормальное давление воздуха составляет примерно 100000 Паскалей. Это соответствует силе в 100000 Ньютон на квадратный метр, или примерно 10 Ньютон на сантиметр или 1 кг на сантиметр. Давайте разберемся, что такое громкость в 100 децибел и какое избыточное давление ей соответствует. Для перевода громкости звука из значений избыточного давления к децибелам существует (просто так принято) такая формула:




где буква – это значение громкости в децибеллах, – максимальное избыточное давление в звуке, Паскалей. Из формулы (1) легко получить выражение для нахождения избыточного давления по известной громкости звука в децибелах:





Из формулы (2) можно найти, что громкость 100 децибел соответствует:




всего 2 Паскаля, что составляет 0,002% от нормального атмосферного давления. Отсюда видно, какие чувствительные уши у людей, ведь 100 децибел это уже очень громкий звук. Громкость выше 140 децибел – это болевой порог. А есть ли максимальная громкость звука, которую может передать воздух? Да есть. Это связано с тем, что звук – это колебания давления в обе стороны от нормального, атмосферного. Но ведь отрицательного давления воздуха быть не может, и поэтому величина ограничена как раз значением нормального давления в Паскалей. Чему равна эта максимально возможная громкость в децибелах? Используя формулу (1) легко найти:





То есть, максимально возможная громкость звука в воздухе составляет 194 децибел. Если избыточное давление в распространяемом возмущении воздуха больше атмосферного, то это уже не звук, а ударная волна. Перейдем теперь к радио-передатчикам и, в частности, к Wi-Fi устройствам. В технических характеристиках для всяких там Wi-Fi роутеров можно встретить такой параметр как dBm – децибел на милливатт. Милливатт – это мощность, равная 1/1000 ватта или, говоря проще, 0,001% от мощности 100 ватной лампочки. Вот как рассчитывается показатель dBm:




где – это уже не давление, а мощность передатчика, милливатт. Из формулы (3) легко получить формулу для определения реальной мощности передатчика Wi-Fi в ваттах по известному параметру dBm:





Воспользовавшись формулой (4) оценим мощность некоторых стандартных Wi-Fi роутеров:

Могло бы показаться что, роутеры с dBm=17 и dBm=20 отличаются не сильно, но, как видно из таблицы, их мощности излучения отличаются в 2 раза.