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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。
- 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。+ Q7 _& E! ~' p) x% T/ Z9 F% D  c! i
算法二:0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm,简称107算法。4 w: h0 q5 u+ A2 Q" u: s. t
# R: z8 A( q+ m0 u
问题:工程实际应用时,如何正确选用哪一种算法呢?) x' d1 K2 d* T  W: J8 }
( c2 G1 V6 m$ v
        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 ) 8 ~% `8 \" ~- Z+ t5 y7 B! U; E
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:8 B! N3 ~4 r& s( V6 T% L3 \& f; K* S+ F$ \
U(dBuv)=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………(1)4 p+ B' {$ W) C: n& b

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 ) ( k8 m$ M9 o7 k$ P, t4 h
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)+ R5 G& l3 u: v

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。- a$ W6 ?5 t: b: R+ Q, u& `7 T) L
6 [8 C; o" R2 z9 {& u' D8 _* [
        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: b) ~/ {* Q* A6 x2 g4 m6 \
        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。! o5 e2 D, e5 I# V0 ?* v

/ 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   % g. c, y. o. ?6 k+ R: r
      Vi :接收机天线感应的电磁波电动势;    * L4 I7 ^9 g6 r
      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( }7 g% \, L1 y  M

* 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     + l. ?6 M0 \1 }% @* r! _0 w
                                          
, f& m) W2 T# _射频阻抗匹配,即ZL= Zi = 50Ω时,ZL收到功率PL最大。0 B& i5 k* j: p2 ?2 L6 r7 U8 s
; ^5 ]- R+ Y3 k3 o* }* Z, n
设Vi = 0 dBuv (即1uv), ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率:. f/ @, W# U# d3 i0 }( s
PL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  " F$ Y2 c' Z! Z4 z3 q+ j

; 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$ [; C5 f' P) A: Y) Y2 O8 \7 r( X
/ z, [, T. X6 D- }3 m- t* {. Y
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。. v8 U% C) v  R% y* r5 h
9 }3 h9 G7 X; r2 i# {
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 \
: O1 y- @) V; D) {$ H3 r  n5 N/ G4 o
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
PHS发射机等效电路分析107算法,图2中:* p4 A: _$ [/ ]) u8 y, k1 s
VL
:发射机输出电压
" P- A' k+ A1 z2 nZL
:发射机输出阻抗1 e+ m( G2 s! \( m4 ^& N* n: Y
Vo
:发射机信号源电压  Y) k+ C& t7 Q8 E9 N
Zo
:发射机信号源内阻抗8 {% [/ v, A- F! y  J

0 i% r5 D. ?$ q9 z( t
PHS发射机等效电路中可知输出阻抗ZL上发射功率(dBm):# A$ }  h& s4 f3 r2 C) k3 @
PL= VL2 / ZL = Vi2 ZL / (Zi + ZL ) 2/ R2 h2 s! q5 p+ X1 D

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。: E; G- }3 a# a3 G9 b4 u

* {: F' d. T5 ]- P
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] & u9 R* j- k4 Z3 n( t3 o9 I

7 ]2 c  r9 \- x. n0 Y7 H
mw为单位代入上式,PL=10 lg(1012/ 50w)=10 lg(2×1011mw) = -107 (dBm) ' S2 i- b  f( K: M, u) `

+ ]- 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=1uvVo=2uv)条件下,ZL发射功率的dBm值。* h$ T. }3 @! ~# z- g7 {
5 f4 P% k' g; \8 B3 q
三、 结论
/ J: q- H/ B  B        
综上113107两种换算法的推导分析,我们在进行dBmdBuv之间转换时:. q9 s& g! f$ D0 T- i
/ t; I8 T5 u6 b+ h
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VL1 _; F% Q8 }$ D" m3 U# S' z% C
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, n1 j: M2 G7 L! y
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VL1 I) e( ?4 Y7 h: U
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( Q4 [- K4 j" A: y
4 a7 @- M. r- E6 g/ k9 p& t2 z, U
      
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ViVo,则ZLdBmdBuv换算采用113法。$ V" G: v& E( E& l4 E
B .
测量电压是VL,则ZLdBmdBuv换算采用107法。
3 c; o# Y& E, a: m# h1 m
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