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：
* y5 u( }1 p) s, s; h7 z5 i, U7 X算法一：0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm，简称113算法。
, D8 c% q3 m) a/ ~* }& v, y算法二：0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm，简称107算法。
3 I% K9 s7 O& \, `
问题：工程实际应用时，如何正确选用哪一种算法呢？
* a/ K- H5 ]+ H7 h: o, g" \- K  u0 V
4 |! U6 O* e! r$ e4 F6 K7 o- 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。
8 H( b' r$ e- Y
/ u6 [" A: e/ B4 f       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
$ `- }( ]0 s  h6 J; XU（dBuv）= 20 lg1V / 1uv =120 ( dBuv )
* Q' z( S6 @1 `( [. f) m2 K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 d9 ~0 ?+ r5 X) j- MU（dBuv）=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………（1）

      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 `( x: d( J# E) K1 R- j( Z$ lP（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：
P（dBm）=10 lg P（W）+30 ( dBm ) …………………………………（2）
0 {/ P$ H  r% c; o
8 K* t7 R( x' e% P, _2 B$ @       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。

( @' f. O$ B5 \5 [' Y% M        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。

        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。

        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。
% ?4 u" `4 O9 L2 v
2 h8 ^6 O0 Z0 n$ I, }* e2 |一、 113算法
       以PHS接收机等效电路分析113算法，  图1中：   
. E/ u( m+ |! j$ ?5 g7 Y$ |      VL：接收机输入电压；   
      ZL：接收机输入阻抗   
/ G( Z& l' {! D7 b      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

" n4 L6 J# [3 F0 S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     
7 q3 ]6 F! c% h- f                                          
当射频阻抗匹配，即ZL= Zi = 50Ω时，ZL收到功率PL最大。
$ C$ \$ ]( P0 I$ G* `; l+ W5 x% d
, _. t1 X2 u. ?  S设Vi = 0 dBuv （即1uv）， ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率：
% W5 Z" S' M4 @- I0 K$ Q0 f* @PL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  

, Q5 A6 w0 V6 F" {以mw为单位代入上式，则PL= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dBm
2 n& \# y1 W6 v* U  v9 F
; L/ p% r( l( h/ w, `0 K! }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。
  P& E% s# S, a7 Q  l7 n: B3 N
, f" f5 {% Q' z( U4 l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

以PHS发射机等效电路分析107算法，图2中：
* m# H% O+ J5 S- y! y3 n# c6 C  iVL ：发射机输出电压
7 w' }, N, q) y# c5 T- ~% uZL：发射机输出阻抗
Vo：发射机信号源电压
Zo：发射机信号源内阻抗

从PHS发射机等效电路中可知输出阻抗ZL上发射功率（dBm）：
' t* f! Q% k- ?# t6 f0 uPL= 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。

设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时，发射机在ZL上发射功率：
PL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]
* G- j% }2 L" b/ I- F7 }
以mw为单位代入上式，PL=10 lg(10－12/ 50w)=10 lg(2×10－11mw) = -107 (dBm)

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。

三、 结论
9 K8 P9 t) d; s        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：

3 Z/ w- m- \1 m1 L1 D. b1、对于接收信号强度
（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。
5 }  C* O* P  j( c% S+ E（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。

2、对于发射信号强度
. r& n: v' g* j, c（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。
6 q" _  X. }$ f" o+ @7 x: B0 B（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。
7 n. K: r/ X; c. \' a# ?& O  t
       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：
, C9 j4 `2 G) w6 r, i7 LA .测量电压是Vi或Vo，则ZL的dBm和dBuv换算采用113法。
8 V7 m: R/ `/ W8 g7 H9 R& t2 hB .测量电压是VL，则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。
8 A! o* Q: }: M  D