dBm和dBuv的换算

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dBm和dBuv的换算

提要：在通信工程应用中，dBm和dBuv都可作为信号强度单位。
- T) o" r& S; g二者之间相互换算算法有2种：
! P+ V: b* T1 y8 a算法一：0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm，简称113算法。
算法二：0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm，简称107算法。

问题：工程实际应用时，如何正确选用哪一种算法呢？

        移动通信工程中，信号电压、功率均可表示信号强度，工程上为方便计算，信号电压、功率通常以特定的分贝为单位表示。
1 p% I4 f7 v8 n( Y
8 O: u: l; H9 N8 p  _* y& g3 u       例1、电压常用dBuv为单位，0dBuv=1uv,若以V（伏）为电压U的单位。当U=1V转换dBuv为单位，则
+ U. V4 s1 Z% t" w* UU（dBuv）= 20 lg1V / 1uv =120 ( dBuv )
一般情况下，电压U以V（伏）为单位转换以dBuv为单位表达式为：
U（dBuv）=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………（1）

4 \8 [7 g; ~7 [1 d% p: E; p      例2、功率常用dBm为单位，0 dBm=1mw,若以W（瓦）为功率P的单位，当P=1W转换dBm为单位，则
3 e7 u  q, W' k. X5 e  m( a8 M  }P（dBm）=10 lg( 1w / 1mw) =30 ( dBm )
一般情况下，P以W（瓦）为单位转换以dBm为单位表达式为：
! g* J' c& R/ a+ N8 {' fP（dBm）=10 lg P（W）+30 ( dBm ) …………………………………（2）

6 w1 H% }/ I$ h$ H8 a9 }       综上所述，dBuv为电压特定的分贝单位，dBm为功率特定的分贝单位。

        在PHS网优工程中，信号覆盖区域信号接收强度常用dBuv表示，而在信号链路预算时上、下行链路功率常用dBm表示。
0 o, C5 V# T+ B& c
6 t9 f8 Q3 \+ |; Z2 x        下面分行介绍dBm与dBuv相互转换的2种算法的来由和相应的使用条件。
; w2 ^2 V  n& b5 [! h4 [5 O: O
        我们借助PHS接收、发射等效电路分析二者之间的2种转换换算关系。

/ G8 z' ^, W$ g- Z7 u- z# W' G一、 113算法
0 a! i- i  P; v9 h' i9 v       以PHS接收机等效电路分析113算法，  图1中：   
& V; ~0 O6 I$ _  ^) j$ G* w0 m' U      VL：接收机输入电压；   
5 k# `! L1 p; `      ZL：接收机输入阻抗   
      Vi ：接收机天线感应的电磁波电动势；   
      Zi ：接收机天线阻抗
1 W8 g" P) ^8 G& b0 u  O  v# b
. g& X5 A" Y+ T6 o  Pfile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif

* t- C9 v% R9 R* i: \4 {5 ~  J从PHS接收机等效电路中可知输入阻抗ZL上收到的功率（dBm）： PL= VL2 / ZL = Vi2 ZL / (Zi + ZL ) 2     
                                          
, f& m) W2 T# _当射频阻抗匹配，即ZL= Zi = 50Ω时，ZL收到功率PL最大。

设Vi = 0 dBuv （即1uv）， ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率：
PL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  

; s( J/ U- d+ ^" l3 x! g以mw为单位代入上式，则PL= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dBm

注意：PL= -113 dBm推导是在Vi = 0 dBuv即Vi=1uv条件下，ZL接收功率的dBm值。

一般情况下（Vi = x dBuv），ZL接收功率以dBm为单位表达式：
" w) {. N" v7 F/ ~" iP（dBm）= -113 dBm + Vi（dBuv）……………………………………………（3）

二、107算法
  `2 p! M  o' s9 S0 \
file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
: `. S/ E, f; x+ L/ k0 u6 s; L. v
2 h- M! W& v8 p以PHS发射机等效电路分析107算法，图2中：
VL ：发射机输出电压
" P- A' k+ A1 z2 nZL：发射机输出阻抗
Vo：发射机信号源电压
Zo：发射机信号源内阻抗

0 i% r5 D. ?$ q9 z( t从PHS发射机等效电路中可知输出阻抗ZL上发射功率（dBm）：
PL= VL2 / ZL = Vi2 ZL / (Zi + ZL ) 2

7 }! _" X6 ~4 j/ ^5 P, o! g当射频阻抗匹配，Zo= ZL = 50Ω时，发射机输出阻抗ZL发射功率最大。

* {: F' d. T5 ]- P设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时，发射机在ZL上发射功率：
) h6 o. \& q; R4 o7 J' u$ i2 d/ UPL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]

7 ]2 c  r9 \- x. n0 Y7 H以mw为单位代入上式，PL=10 lg(10－12/ 50w)=10 lg(2×10－11mw) = -107 (dBm)

+ ]- w: |! U3 U$ q7 L1 n  ~# ~注意：发射机输出功率PL= -107 dBm推导是在VL=0 dBuv=1uv（Vo=2uv）条件下，ZL发射功率的dBm值。

三、 结论
/ J: q- H/ B  B        综上113、107两种换算法的推导分析，我们在进行dBm与dBuv之间转换时：

1、对于接收信号强度
1 w/ @9 l# a" X; k（1）当测量电压为接收机输入阻抗上电压，换算该输入阻抗上功率应采用107算法，即接收机输入阻抗上的功率P=-107dBm+ V(dBuv)，式中V(dBuv)为接收机输入阻抗上的电压VL。
（2）当测量电压为收电磁感应电压Vi，换算接收机输入阻抗ZL上的功率，应采用113算法，即接收机输入阻抗上的功率P=-113dBm+ V(dBuv) ，式中V(dBuv)为接收电磁感应电压Vi。
; U  U5 e) I6 E, m& X. S9 q
2、对于发射信号强度
5 X- A; C6 L, y1 k& L) U# Z8 n（1）当测量电压为发射机输出阻抗上的电压，换算该输出阻抗上功率应采用107算法。即发射机输出阻抗上的功率为P=-107dBm+ V(dBuv) ，式中V(dBuv)为发射机输出阻抗上的电压VL。
（2）当测量电压为发射机信号源电压Vo，换算发射机输出阻抗ZL上的功率，应采用113算法，即发射机输出阻抗上的功率P=-113dBm+ V(dBuv) ，式中V(dBuv)为发射机信号源电压Vo。

       因而区别图1、图2收、发等效电路中ZL上的功率与电压换算分2种情况：
5 e5 Y6 a$ r9 N/ p. `9 D4 FA .测量电压是Vi或Vo，则ZL的dBm和dBuv换算采用113法。
B .测量电压是VL，则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。
3 c; o# Y& E, a: m# h1 m