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dBm和dBuv的换算

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发表于 2017-10-29 12:19 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x
dBmdBuv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。. l( U2 c2 y& c) n# g; \
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, U, U, S- V) w( }1 a& F* @- M
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& q* X7 K) J) O# ?0 p; z
        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% u. W6 l4 s" q! o$ e
      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: }7 U0 v+ N! N' q2 |
P(dBm)=10 lg( 1w / 1mw) =30 ( dBm ) ; W# L) Q. ?2 s7 L% h0 w$ j
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。& H' P7 S3 e$ q) u+ }5 u1 ~/ z

# 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。5 ?% ?+ [  `! m8 v8 Z. m

* 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。- u+ }( C# ]7 v2 \! n" L# g
$ b  g* b" y& |% u- a% T7 i
        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:   : U# c2 Y& H2 w" S% f
      VL:接收机输入电压;   # Q1 F6 l! l- W" m% D
      ZL:接收机输入阻抗   9 w# G! H  H" c; j  F
      Vi :接收机天线感应的电磁波电动势;    % _5 u+ d5 v9 S" G' q3 G) P) {8 X
      Zi :接收机天线阻抗
( w  U# t  q2 N! g# c: r* d& p/ m% P% b; ?: B
file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif$ I' R; }/ e) y. o! p1 `. G1 q1 n6 E

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                                           7 p7 G! ?6 G2 ~8 @  E" ]& H8 v
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:! Q1 T" j' P, g; [6 T3 v
PL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  1 P8 R' P! M! Q3 |, ^* m
; I) c; P1 X: e5 |' ]
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$ }: ~- V1 o* Y" D" o' }
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; ]  ?! |" H4 ]! o* A* q! m
一般情况下(Vi = x dBuv),ZL接收功率以dBm为单位表达式:; a9 J: ?7 a0 `3 v7 c
P(dBm)= -113 dBm + Vi(dBuv)……………………………………………(3)
二、107算法: c- c& u- n  H

" 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
PHS发射机等效电路分析107算法,图2中:2 y0 Z! P  V9 E5 _6 K5 o
VL
:发射机输出电压3 r, `8 O% Z. z" u
ZL
:发射机输出阻抗
  H" {% o; C  ~, K" g! ~  AVo
:发射机信号源电压+ O4 \& y/ h) J* ]: O, l
Zo
:发射机信号源内阻抗
  W$ F* I# w* Y% f2 W* e) F: z* ^( h- C! m! e
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. x) {, Q6 K4 k1 y

! 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% \
VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时,发射机在ZL上发射功率:& \% B( M+ Z/ r3 C3 y" e
PL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]
2 c- L, r. M' L0 F! F( ]
. P* g" Y" k$ {
mw为单位代入上式,PL=10 lg(1012/ 50w)=10 lg(2×1011mw) = -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=1uvVo=2uv)条件下,ZL发射功率的dBm值。! P/ e" J2 c1 o& `& u' V+ ?
+ p5 i" u0 h4 H4 h5 N
三、 结论1 g# N3 ~' [0 ^2 s( E1 E
        
综上113107两种换算法的推导分析,我们在进行dBmdBuv之间转换时:6 H  B0 h8 ]( p- y5 j) w
7 U( G2 n" H6 ~
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VL4 v. o* H2 \: z6 n
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# I/ N+ k! k1 H1 i

7 }$ X" b$ P7 a0 u2 F# U* i2
、对于发射信号强度; M" r7 a" [0 a
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VL4 M- i4 m% d2 s$ l: V$ Q8 c
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; B. m) M! A$ `# N8 Z' s6 M8 e7 D
      
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:7 g' c( |( y1 k- l3 m  s0 ~
A .
测量电压是ViVo,则ZLdBmdBuv换算采用113法。  o/ r4 m3 D' X8 e2 a2 m
B .
测量电压是VL,则ZLdBmdBuv换算采用107法。
' G- y5 v+ r" Y7 C. v
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