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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。) m+ Y! ?! j" f1 T( f, X
二者之间相互换算算法有2种:
3 E9 u6 H1 D0 n1 j# K$ E7 Z3 G算法一:0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm,简称113算法。# F, P) l4 O* K' u. ^8 R& T
算法二:0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm,简称107算法。8 M, i# o& t2 f

0 C4 S+ I+ H( F问题:工程实际应用时,如何正确选用哪一种算法呢?" B4 [" c( k0 u+ y+ e

7 p) L2 x4 L& t: R/ r; b        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。) J) u1 D3 o6 c2 o9 U' V
1 ?( O. u8 x2 D: b0 e
       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
$ k  ~& C- k, p. A0 G  @0 V) LU(dBuv)= 20 lg1V / 1uv =120 ( dBuv )
/ \- V2 u2 v; c3 n: N  X/ b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:. k9 P' w1 \# u9 g# q
U(dBuv)=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………(1); I" p9 e1 z2 c" v+ m

; ~) G) b& Z) F0 `# y/ F" _      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
9 Y3 a* U% A3 ^4 XP(dBm)=10 lg( 1w / 1mw) =30 ( dBm )
: }" a. w4 v9 u7 N5 r& T: o' S; [一般情况下,P以W(瓦)为单位转换以dBm为单位表达式为:
3 h4 P* R# Q& o7 ]P(dBm)=10 lg P(W)+30 ( dBm ) …………………………………(2)
1 z7 {& X; s& n6 Q& d! T& ?
( x* y8 j$ E, Q$ H! R( n       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。
# c* r( W2 `1 E" T# G
, X9 C* a1 ?/ A: b4 y; @& ?        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。+ F, |7 r" }8 _; j( z
) Z& j: D0 ^1 g- W+ |6 v' Z+ i
        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。
# ~# H8 {( D! S0 u9 }  k& S
  K" [2 x* f; s( u6 b* v3 X        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。
, H/ E$ I- [, C3 m; p. U
5 J" O$ P' {+ e. S" W* m& F( M( u一、 113算法4 G2 J  e: C7 K( j
       以PHS接收机等效电路分析113算法,  图1中:   
- ~& Y$ k- s7 Q      VL:接收机输入电压;   
0 J( s+ V$ o& K/ O. }% J      ZL:接收机输入阻抗   
# U* W# s) i% J      Vi :接收机天线感应的电磁波电动势;    ; ]4 }! A3 T& f- e
      Zi :接收机天线阻抗
9 F  A6 ~" ]4 r6 a/ ?8 |6 e. F
, I3 Y7 \7 ^+ r+ kfile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif
9 _& q& D( C' J9 I+ K
8 x. l: |7 s) U9 A3 M6 ~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     
" I0 r! Y) ?- l0 B                                          
4 P8 b1 d% C! P" W5 u0 G4 J射频阻抗匹配,即ZL= Zi = 50Ω时,ZL收到功率PL最大。& l" N, b6 R+ d) r- |( k& n

. d) D6 ]- F* y: r设Vi = 0 dBuv (即1uv), ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率:, g8 b$ v4 n% k
PL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  % R' o9 o" V8 m: z5 Y9 r- ~3 |1 j

  C- Y" {/ {9 |; E9 L. Y' T9 j" s以mw为单位代入上式,则PL= 10 lg (5×10-15w)=10 lg (5×10-12mw) = -113 dBm+ [$ n  W* D. E" y; D

" Q2 x# j* _" z0 o3 m  w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。' v6 {( I) Q5 H  c; P
5 ]& h: q, a3 C8 G% h$ V0 b! |
一般情况下(Vi = x dBuv),ZL接收功率以dBm为单位表达式:
& a' z; @- p' o+ H" y3 hP(dBm)= -113 dBm + Vi(dBuv)……………………………………………(3)
二、107算法
3 w$ \9 Q) m+ J/ Z0 ^3 E9 u- l

6 A0 J2 u  L8 ?7 Q$ V8 E/ gfile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif5 g  G; n- a( }+ P& U
  ^- x% M& J6 h0 }. X
PHS发射机等效电路分析107算法,图2中:9 U  E- _+ b7 h
VL
:发射机输出电压
9 U! |5 x2 C* _: w- jZL
:发射机输出阻抗
- l0 V- C# U+ C6 PVo
:发射机信号源电压
- M7 |3 D4 y% T! a; UZo
:发射机信号源内阻抗
8 X8 W+ Y/ d. x5 J& H* r# l1 t! \4 j$ N: v" H2 A' ]2 P  J
PHS发射机等效电路中可知输出阻抗ZL上发射功率(dBm):! P; |9 w& ]! H8 K) c& T# M" ~5 u. x
PL= VL2 / ZL = Vi2 ZL / (Zi + ZL ) 24 c+ M+ v+ k4 X( T! W2 [& l

; p3 \, w; P$ t$ S
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+ c! A: F- F" g5 y5 d& |
  f7 B* E# a8 x9 ^! p$ }# ]9 d
VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时,发射机在ZL上发射功率:! H# S4 P4 q0 c  ?) K$ s2 V
PL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2] 6 H% E7 E4 i: ~4 H3 L$ A

' o9 P" @! y1 r  c$ a
mw为单位代入上式,PL=10 lg(1012/ 50w)=10 lg(2×1011mw) = -107 (dBm) " y# E( g7 p3 p7 \
. A. U1 t8 ^! g9 k  A1 C$ B
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。' @7 H9 t) T+ u8 C, b5 [& _& J
: T4 a7 y% h7 W' P6 b0 ^2 a4 A( i
三、 结论
: l7 T3 m, P" ]1 m6 l        
综上113107两种换算法的推导分析,我们在进行dBmdBuv之间转换时:- t' B& F1 h, I: H# p: \" w
8 S5 p9 H# m8 J* ~4 O! G0 t# o; ~
1
、对于接收信号强度
5 z) d$ Z$ w3 O; x
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
, B! S+ [( E: j. I3 C* h
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
/ y8 V% Y0 B/ x" K2 P% N+ P0 b  @$ |; ^5 J3 ]
2
、对于发射信号强度" L1 g' [6 [6 F  S3 Q
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) }  R% H; D4 o: I, P# 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
" v4 Y2 B: D8 D2 L; n9 p
3 s4 D0 g$ {6 K7 Q' }6 u, l1 z" v      
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:3 B/ Q% \3 n/ Y. a! L
A .
测量电压是ViVo,则ZLdBmdBuv换算采用113法。
, w5 \- [7 ?1 {  x0 C% gB .
测量电压是VL,则ZLdBmdBuv换算采用107法。: ], \" S3 _2 e, U/ }1 T% V
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