dBm和dBuv的换算

lushouchun

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。
二者之间相互换算算法有2种：
( f3 y1 [9 q& a  o$ ]算法一：0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm，简称113算法。
: N* G( n& U8 Z1 C0 A+ C: |算法二：0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm，简称107算法。
$ s4 K$ Y- l' Z6 B% n  Y3 S
问题：工程实际应用时，如何正确选用哪一种算法呢？
$ z0 }) p. W% ~$ W4 j) t9 q( f
        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。
" c9 e2 A% H5 v# C9 @7 w% F1 a
4 u: v8 {: f4 d+ v       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
' O+ I1 l8 h5 f- f+ b, W% ZU（dBuv）= 20 lg1V / 1uv =120 ( dBuv )
) _" b; @" g! c  v# f0 Z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：
; e6 b% Q' S& \5 g$ {' N  X. ?8 N+ XU（dBuv）=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………（1）
: m9 N- e, O& _7 G
      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
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：
/ K. t, F5 O' S& _' c2 fP（dBm）=10 lg P（W）+30 ( dBm ) …………………………………（2）
2 S7 ^/ m* T+ G1 H* ]1 V/ T
& U# ~3 R/ F+ {# {       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。

# u: q6 C( {1 `        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。

* x. |( ?& a# u, P& y( Y1 \        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。

        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。
- u. E9 N- [  m8 R8 `+ P
! V" @2 l4 w, _6 B, S! F8 H一、 113算法
) j8 d, O; N( R3 x       以PHS接收机等效电路分析113算法，  图1中：   
      VL：接收机输入电压；   
      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
( w  U# t  q2 N! g
file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif

1 I- L% R  r. W5 T1 C( l/ L/ M: |. \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     
& p& w/ x5 j" g                                          
当射频阻抗匹配，即ZL= Zi = 50Ω时，ZL收到功率PL最大。
) {" |; B( _# J
% q# b' q9 c- _" Y! w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)  

以mw为单位代入上式，则PL= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dBm
' D9 D/ |( m4 p$ }
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。
# N( g3 a% s. U; ]  ?
一般情况下（Vi = x dBuv），ZL接收功率以dBm为单位表达式：
P（dBm）= -113 dBm + Vi（dBuv）……………………………………………（3）

二、107算法

" q" B8 S* I( L; ~, V4 `, ifile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
) {8 i% x5 X  `- e9 N! B% j; F  x
9 N, L" V( F% U- u9 g" M, V- U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
ZL：发射机输出阻抗
  H" {% o; C  ~, K" g! ~  AVo：发射机信号源电压
Zo：发射机信号源内阻抗
  W$ F* I# w* Y% f2 W* e) F
从PHS发射机等效电路中可知输出阻抗ZL上发射功率（dBm）：
, H, W8 w5 N5 \1 `PL= VL2 / ZL = Vi2 ZL / (Zi + ZL ) 2

! R3 q/ {. Y. R* g  U( s7 n/ Z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。
. I, ?4 U6 R) d  M6 R8 @( c
- [6 K, r; U, {% W6 W% \设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时，发射机在ZL上发射功率：
PL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]
2 c- L, r. M' L0 F! F( ]
. P* g" Y" k$ {以mw为单位代入上式，PL=10 lg(10－12/ 50w)=10 lg(2×10－11mw) = -107 (dBm)
2 n/ N) n  G. d
% y* u  D5 Z5 j+ N0 O( g& K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
        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 l: P: T& {4 r! I（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。

7 }$ X" b$ P7 a0 u2 F# U* i2、对于发射信号强度
（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。
% H& P! z/ m! W& ?" J2 l) L+ \, K
       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：
A .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。
' G- y5 v+ r" Y7 C. v