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。
  ~9 b* a7 `! U' h4 ]6 Y: j算法二：0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm，简称107算法。

问题：工程实际应用时，如何正确选用哪一种算法呢？

3 ^5 k: E) Q: G5 `& {8 x        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。

% q  Z: |7 U$ Y  `3 t       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（dBuv）= 20 lg1V / 1uv =120 ( dBuv )
1 d5 t" S% v3 m+ @/ D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：
) e, A& J. ]( y  l/ eU（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 s" I' j/ z* t1 N1 e7 S: v- {P（dBm）=10 lg( 1w / 1mw) =30 ( dBm )
# M$ q9 M1 w3 Y一般情况下，P以W（瓦）为单位转换以dBm为单位表达式为：
" k9 p7 P! \% O9 [7 K" t+ aP（dBm）=10 lg P（W）+30 ( dBm ) …………………………………（2）

5 O. ~6 z9 ^/ N: E( Z$ U       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。

* ]6 Y5 _3 O: i& @$ v" N        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。

7 n1 g' S' U2 U) [0 V" r! l        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。
/ M( O3 {) i/ A* Z7 }: W
4 ~/ V- n- }3 e一、 113算法
/ s% Q5 e8 O, T7 l: k       以PHS接收机等效电路分析113算法，  图1中：   
5 h$ N% G# A4 p$ O. n6 I2 }      VL：接收机输入电压；   
% y0 u; e6 A9 d* u' ~      ZL：接收机输入阻抗   
      Vi ：接收机天线感应的电磁波电动势；   
6 p1 A/ x4 b' I8 u9 `6 y      Zi ：接收机天线阻抗

+ d$ I1 w* b- S" B; `% F8 c4 Lfile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif
4 s% l  z  T) }7 c7 B$ B
: M9 g% e) A2 O% }- |: U" h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。

$ q+ w4 Y- X: ?2 J设Vi = 0 dBuv （即1uv）， ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率：
6 n+ Z( |4 y$ ?. m) k2 Y) rPL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  
  e" q1 _; a+ C# T5 ?+ f
% d- l7 O7 \& G  ^( A2 |以mw为单位代入上式，则PL= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dBm

4 l* t7 E2 _4 N8 J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。

3 l" S( k7 s7 p' L) ^一般情况下（Vi = x dBuv），ZL接收功率以dBm为单位表达式：
2 Q$ q9 l: m* G! s6 J- ?P（dBm）= -113 dBm + Vi（dBuv）……………………………………………（3）

二、107算法
* u3 ]6 _. O! V, f, n$ }* x) z
file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
3 a* A8 Y5 c( q8 K2 j
以PHS发射机等效电路分析107算法，图2中：
VL ：发射机输出电压
ZL：发射机输出阻抗
Vo：发射机信号源电压
# `: r2 ]  `+ d) z' kZo：发射机信号源内阻抗
- ?! R) Z  m3 `& Q& w
- |9 O9 L( m( ]5 r! R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
! v' M. N- k: I- e" 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。
, @8 R" S( [( v) u: I4 C# `
设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时，发射机在ZL上发射功率：
) ?& }* z' ~1 t' K. G% lPL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]

) K7 l( P" c; `5 y以mw为单位代入上式，PL=10 lg(10－12/ 50w)=10 lg(2×10－11mw) = -107 (dBm)

: |1 @- t7 e4 q" x. \; j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。
6 Y' Y  K# a% P2 s, Z) c8 R
三、 结论
- `; n1 W2 {2 n4 W1 G1 _# K        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：
( O& h$ z0 a% M0 e, q
7 I& D" Y0 o+ t1、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。
（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。
! [, j9 A1 x4 z( w3 g  d7 ~
2、对于发射信号强度
0 e: ]$ C, \& o  v6 Z5 j1 i（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。
: [# Q% O7 _0 j2 ]+ R
       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：
A .测量电压是Vi或Vo，则ZL的dBm和dBuv换算采用113法。
9 n3 Z$ p( H7 a) Z  ?# V0 sB .测量电压是VL，则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。
* A6 y  C! p# ]