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标题: dBm和dBuv的换算 [打印本页]

作者: lushouchun    时间: 2017-10-29 12:19
标题: dBm和dBuv的换算
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。
7 o5 B2 r* @9 K1 Z6 v7 }二者之间相互换算算法有2种:; N2 `/ d+ u# i# Y& V
算法一:0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm,简称113算法。
) s7 P: Y' ~: a2 o' _$ S8 Q算法二:0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm,简称107算法。* ]1 |1 @7 A) r* x

, E) [/ _; ~6 F问题:工程实际应用时,如何正确选用哪一种算法呢?
0 @9 H8 Z/ o/ M( S9 G: s9 l
( i5 [# f4 l$ g" S        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。$ T: F/ y) m) h+ |

0 W0 K3 O* q# _       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6 b( k8 [7 `% P" ]& v* I
U(dBuv)= 20 lg1V / 1uv =120 ( dBuv )
/ ]8 ^) X$ i  C: L; r9 R2 d0 U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:- V" M5 E( B% v+ V
U(dBuv)=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………(1)* N. R  }# T4 s
. h4 p  P; n6 v  }
      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
. H7 U  M# S5 u5 sP(dBm)=10 lg( 1w / 1mw) =30 ( dBm ) / G) h4 Q; P9 w& m  _
一般情况下,P以W(瓦)为单位转换以dBm为单位表达式为:& I. \2 j7 S* n+ e8 O
P(dBm)=10 lg P(W)+30 ( dBm ) …………………………………(2)
+ L" W5 Z! q' _9 d
  g$ Z: x9 F! B! N4 n2 D       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。
8 i  ~$ k6 e  s0 X  K
, h# C# J, K9 J. L& d/ Q        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& U' D$ R/ v; c3 Y7 J0 S( F0 Y& e$ O$ Y/ g; D. Y3 |3 t( W! ?% N
        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。! D3 H7 }; j2 b! Q2 Y
9 r8 ^# w$ t  C+ j+ }! s* G; a
        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。
& T4 M' ], V  X( O
3 o  D( |# B6 Q8 m一、 113算法
0 f# @/ J( K$ w# t       以PHS接收机等效电路分析113算法,  图1中:   ! m  `- q9 G# X! T5 s
      VL:接收机输入电压;   % d: }% E/ O2 \' ]& ^( N' ^
      ZL:接收机输入阻抗   
2 C% @3 ?8 z& x- R      Vi :接收机天线感应的电磁波电动势;   
2 Z8 m6 A' ~6 s* }  E  B: m( d      Zi :接收机天线阻抗
, w# F4 I1 c- L1 g
& v) k+ E2 [8 v6 Q. zfile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif2 F' @  s- W/ j* ]2 Z& Y4 `% |

+ G  O/ r' w' x& P0 A% l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     0 V* S3 Z7 i0 N+ n# j3 v
                                          
/ A; Z7 ]) j" g当射频阻抗匹配,即ZL= Zi = 50Ω时,ZL收到功率PL最大。) i* |+ V8 t5 |4 x
- S  P" `4 G" U& ?8 o
设Vi = 0 dBuv (即1uv), ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率:
7 c: l: v$ s& {7 M6 qPL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  
) c  {1 P, m- d: w# }" d1 x
2 S/ D. }/ F( I% j# N/ ~以mw为单位代入上式,则PL= 10 lg (5×10-15w)=10 lg (5×10-12mw) = -113 dBm
$ z7 ~% v, }$ ~8 Z/ C, t+ a2 P( v$ i+ _9 T0 A* o7 n
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。
: H6 Z( H6 K" D" X' w0 @; r. y9 d
8 G% e! V  q2 k一般情况下(Vi = x dBuv),ZL接收功率以dBm为单位表达式:
: P6 {; M* F$ s. Z6 U' UP(dBm)= -113 dBm + Vi(dBuv)……………………………………………(3)
二、107算法5 _6 e% J. B4 G7 U

. B% j7 l' [7 X# W; p& j: mfile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
& [9 Y% [8 j+ b. q8 o, B' K9 B+ i' m. Q& M
PHS发射机等效电路分析107算法,图2中:
- e6 f7 H2 S8 MVL
:发射机输出电压" _1 K; s* I: G4 \! Z
ZL
:发射机输出阻抗9 S; [# x& E+ }6 w: z* e- M- R% ]9 d
Vo
:发射机信号源电压
* L; h! A; o$ p- M0 D1 T: GZo
:发射机信号源内阻抗6 [' q* ]" |  T5 K5 a( [3 k, ~

' I3 z& N. K8 L/ T- y6 Q
PHS发射机等效电路中可知输出阻抗ZL上发射功率(dBm):
; D1 V2 r. M$ ]' y3 UPL= VL2 / ZL = Vi2 ZL / (Zi + ZL ) 2
0 |6 A0 ^7 k3 g5 E, ^2 ]7 E, a7 C, v2 a) |3 V
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。
4 x, _  n% [: F9 `2 {" a3 Y- a* Q6 g7 w# U+ B) n! d+ a
VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时,发射机在ZL上发射功率:
; M- L0 E6 g/ Q, z5 I$ \PL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]
5 G1 N* u5 U/ L9 W/ v6 ?, u& {$ {8 E6 Z8 Q" }" n, t7 Z
mw为单位代入上式,PL=10 lg(1012/ 50w)=10 lg(2×1011mw) = -107 (dBm)
; @+ V" ~4 S; T, L4 H
4 h. M0 z8 p3 ], N& 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。5 T, p# H7 y7 v
' H1 J, G3 `9 n( G# z
三、 结论
9 H, y- k% g% N        
综上113107两种换算法的推导分析,我们在进行dBmdBuv之间转换时:
1 C0 F, I% w, ~' t( K+ t6 g, |* [% V* L/ e6 J! W) {
1
、对于接收信号强度# A. Q1 ]' P% L9 y# m3 S. h0 ~# A( @
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
! \; ^. j8 Z( T& b
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
; f1 L# u0 H- I
/ j7 w. V0 q& |0 c2 F2
、对于发射信号强度
$ m, k. Z4 a1 {$ h2 w! s% t4 z& ^/ b
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
& W1 h2 a" z# Z1 r8 `0 M
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
% j& X' X: F& Q7 H0 l! C
; z) _0 Z  _4 T3 a& h      
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:
, \9 Y0 \6 K) [( Y' OA .
测量电压是ViVo,则ZLdBmdBuv换算采用113法。, w6 X! K) N/ \7 W: `' _2 @
B .
测量电压是VL,则ZLdBmdBuv换算采用107法。# j8 F. j6 _0 c) z) k. e5 t( W





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