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：
算法一：0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm，简称113算法。
/ T7 ]) M% _6 X! q算法二：0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm，简称107算法。

" L2 \" z2 s7 J8 g( A7 r. m问题：工程实际应用时，如何正确选用哪一种算法呢？

8 F) f3 q1 }7 ?2 p8 g0 m        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。
2 I" s6 i9 |) f/ a. w: q  _
& O5 x4 E" m7 ]- u, U8 a  k% C       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 E2 H# \/ U+ a8 e$ ^% wU（dBuv）= 20 lg1V / 1uv =120 ( dBuv )
" x4 a# a0 {: k" j% z2 G4 m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：
U（dBuv）=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………（1）
3 V6 j5 L: e5 J! P
" {- F7 e3 t! I      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 )
一般情况下，P以W（瓦）为单位转换以dBm为单位表达式为：
8 p8 J+ u3 q4 H/ \P（dBm）=10 lg P（W）+30 ( dBm ) …………………………………（2）

$ X4 o. T" Y- z2 {8 S; o       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。
* U& o. ]* @  n9 x1 p( D( f
* S8 S4 b, C: `$ @        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。

: L  E# s* A& X5 ?* b1 l0 y        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。
% _1 {- V1 p, j3 ?8 x7 X( h
7 c9 ^" d$ c; a" y: X3 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。

一、 113算法
. a! M1 x# }- a9 P       以PHS接收机等效电路分析113算法，  图1中：   
      VL：接收机输入电压；   
      ZL：接收机输入阻抗   
- X( b/ E( q8 x- n; |7 B' x% s      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

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     
                                          
当射频阻抗匹配，即ZL= Zi = 50Ω时，ZL收到功率PL最大。

设Vi = 0 dBuv （即1uv）， ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率：
PL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  
+ f4 [* A6 b7 j4 p( T3 F
以mw为单位代入上式，则PL= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dBm
  _/ P' |" W- P" _. P  V
6 N9 r' P) u& ^# t; B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。

一般情况下（Vi = x dBuv），ZL接收功率以dBm为单位表达式：
P（dBm）= -113 dBm + Vi（dBuv）……………………………………………（3）

二、107算法

file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
  F- j/ F3 V1 u0 @* a* ~/ ^+ ~
' |- G( I% Z" O+ X/ P* [以PHS发射机等效电路分析107算法，图2中：
9 A& u3 r0 Z- ]& ~& I$ q) o. }0 {/ a' _VL ：发射机输出电压
$ @6 m3 H  O7 D# a3 {3 jZL：发射机输出阻抗
Vo：发射机信号源电压
4 P, b9 T9 b' G# fZo：发射机信号源内阻抗
9 K0 {0 ?; j% b7 d7 n: j
0 N' G4 W1 t9 \& O1 W  \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

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。

5 L. v- W  L( k设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时，发射机在ZL上发射功率：
2 e% u& e& A& d. ~PL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]
& ?4 N3 M5 F: x, @% J' b0 I$ M
6 X( ?3 T1 e! \( ]9 E9 ?* I0 A% `以mw为单位代入上式，PL=10 lg(10－12/ 50w)=10 lg(2×10－11mw) = -107 (dBm)
5 Z, v3 }5 \5 w+ P  _. g
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。

' c/ y3 C' D' f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：

1、对于接收信号强度
1 Q. T, A% L2 S8 S（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。
; a* d# P* h1 \3 b# M# E$ 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。
; W  a" ]' Q; {9 c* d* z
2、对于发射信号强度
5 C% L0 B6 O% x6 w（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）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。
# i: F, V( @- P& N: }4 M7 Q
       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：
' n9 P& _; h" w) FA .测量电压是Vi或Vo，则ZL的dBm和dBuv换算采用113法。
+ x* }1 u$ ~$ u" G( ^1 d3 T  H3 A' rB .测量电压是VL，则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。