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。
二者之间相互换算算法有2种：
$ f: b3 y6 a6 ]' b7 ?! Z+ 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。
8 u, _% X  E. x+ ?( a; E, b
问题：工程实际应用时，如何正确选用哪一种算法呢？
: K3 g2 ^) V% |5 H5 v1 [1 }- S7 H% ^
        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。
: [) k1 g7 n, g/ ]$ u; S* }+ S, ?
       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（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：
# s/ V* q9 U  l; V# JU（dBuv）=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………（1）
; k9 |4 J* o, J" _( @
      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 )
( ?$ ?: z+ k& a3 u- w6 `一般情况下，P以W（瓦）为单位转换以dBm为单位表达式为：
  M* T' E) F: Y7 f1 x  aP（dBm）=10 lg P（W）+30 ( dBm ) …………………………………（2）
/ {6 h9 P: T* X4 `
/ x  G& O! C+ c. q+ v% \3 x* c! \       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。

9 }9 P: ]& B0 ]. b5 u2 Z5 {$ z* g        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。

        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。
* x5 |; d' }, k3 R+ |
        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。
7 y4 q9 p2 j6 R; @' {- v
# I. N5 q8 Z% k0 w0 W. s. F一、 113算法
       以PHS接收机等效电路分析113算法，  图1中：   
( K* s5 \0 z- l4 E3 F      VL：接收机输入电压；   
6 x0 I. Q+ W) _( g      ZL：接收机输入阻抗   
( [: N* a- t2 ~& g! \. j* g8 {8 O      Vi ：接收机天线感应的电磁波电动势；   
      Zi ：接收机天线阻抗

file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif
# m" H5 B" |) y3 i: h3 H/ t3 P
& K) ~( n+ X' f; y' W8 d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     
7 |5 O1 m! P$ X& r2 Y7 a1 K+ a                                          
当射频阻抗匹配，即ZL= Zi = 50Ω时，ZL收到功率PL最大。
$ s' ~) w) J3 O/ I/ c; L
6 x; R: W1 }1 \% ]# C& b5 j设Vi = 0 dBuv （即1uv）， ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率：
' j* v! y5 y7 ~- ?; yPL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  

+ G- w! T  k4 K+ U  v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。

3 m# @+ R* j' [9 Y0 e9 s% q一般情况下（Vi = x dBuv），ZL接收功率以dBm为单位表达式：
' v  d. U+ l  ?! M2 G: P0 T( JP（dBm）= -113 dBm + Vi（dBuv）……………………………………………（3）

二、107算法

file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif

) c% t# `; `& K+ c; b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
" _1 v) w# |7 l0 ]1 `+ a: {ZL：发射机输出阻抗
/ v4 [) x; {4 ]& L& W; |/ \Vo：发射机信号源电压
Zo：发射机信号源内阻抗

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

: e, @# j; U$ H% m( r, M0 `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。

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]

以mw为单位代入上式，PL=10 lg(10－12/ 50w)=10 lg(2×10－11mw) = -107 (dBm)
5 O$ }- ~& D8 x: N2 U
# i: Z( x+ m+ z8 Q3 h  [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。
! A1 F: s( B' d: H2 C% {3 x2 Z
3 b* i" k6 n5 Q' p7 o) b' a6 {  R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：

! D# w& f: ?8 m( A/ N6 j" k  M1、对于接收信号强度
9 s1 t. b& ~( ^（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。
/ I# [: {1 j# W（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。
( f. A( J7 I$ b
# f( K2 Y5 d0 m( {7 r2、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 P; o- E7 j( Z1 w: x" x& Y（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。
0 t" g) j! A- [# j1 o
* U, G+ B% M0 B) T) Q' @6 ^4 w       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。