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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。
: A0 z5 u2 t& D4 I6 A! {* M% R$ s二者之间相互换算算法有2种:
% E! X6 t1 Z( h( T; u算法一:0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm,简称113算法。' I# s* b- d2 ?! ]# C
算法二:0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm,简称107算法。
) R8 h \4 V4 p/ `4 H
: G# K5 P4 T( W5 T问题:工程实际应用时,如何正确选用哪一种算法呢?8 P+ j, ~ ?( F: u" [% W! Q" p
( t. G# e+ c6 U" Q7 |" Q# j! K8 U
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。, |: c5 v G& _" d/ d
) [9 ^4 O$ p$ n) _) m" J 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
2 l5 ] K+ y' f. T9 SU(dBuv)= 20 lg1V / 1uv =120 ( dBuv )
$ Q# X/ M% t, 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:" s0 h4 N4 [! B
U(dBuv)=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………(1)
0 r$ o6 H# ~! Z, [. A1 a- L) L) J3 P3 j+ N( F Q% W9 H, k( m
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 R' _4 V4 |) C! T9 v% ]P(dBm)=10 lg( 1w / 1mw) =30 ( dBm ) . H% N3 |, w0 P3 N& H" p
一般情况下,P以W(瓦)为单位转换以dBm为单位表达式为:
% _" Q6 ~- \. i9 ^! w5 K2 RP(dBm)=10 lg P(W)+30 ( dBm ) …………………………………(2)
) M2 E5 z2 U: k: H% p- K9 Y: C- R
0 u% f) `0 U$ B! e* e 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。& p- n3 a0 R5 P( ]% N
" K7 @6 d/ |4 w, H 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。
' Y2 d* |' `' M4 L, `, H8 k
- }- N" v' h. X 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。
& ?2 H. e& x4 \3 o2 B( V4 b
$ y3 B( p# k* h( k7 [+ ^, j 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。9 F* s7 r) O5 D4 e) |" A
4 h# T8 ]+ x; r9 M& z一、 113算法
# M2 u( ]& x6 p/ P0 {& R 以PHS接收机等效电路分析113算法, 图1中: 8 |. o6 i% h" e4 M& y
VL:接收机输入电压;
$ O- f) \( C! Y1 [ ZL:接收机输入阻抗
! G6 [: S# ^1 n( b' U; S Vi :接收机天线感应的电磁波电动势;
2 r! ]4 L9 k+ j" z: E! V8 ^ Zi :接收机天线阻抗+ f3 l4 c2 y# \& u
. ?$ \2 l1 M8 N4 p3 U- ?file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif* A# \& E/ L- l4 K' [
# X) n1 ]( I8 G0 {3 J% d; L# e9 E& c. x
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 1 b. ^+ f T' X8 [3 Y- x
" @- z" P3 p- g当射频阻抗匹配,即ZL= Zi = 50Ω时,ZL收到功率PL最大。; x& r. G3 w, `5 _ d
; y+ A! t# y) V% ?( s; Y% U% ?
设Vi = 0 dBuv (即1uv), ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率:
1 ]( g; r: c* V1 r+ L; B _PL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)
: H7 j6 i6 l8 t4 Q# T
( U& I6 c) u8 Q9 Y( m2 E, {; A以mw为单位代入上式,则PL= 10 lg (5×10-15w)=10 lg (5×10-12mw) = -113 dBm
$ ?3 Y+ H* g: ~: q# b) v# Y3 o. f/ d; a% a
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。
. f2 h; t+ ?6 ? f4 v! N" ]( w' n
* d L$ Y2 v$ n一般情况下(Vi = x dBuv),ZL接收功率以dBm为单位表达式:1 j* E( L; A% h1 [# @ U
P(dBm)= -113 dBm + Vi(dBuv)……………………………………………(3) 二、107算法
' |/ k! A# ]- S% j. j" a) J: K4 ?4 N: y# v6 F; O+ V: a
file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
/ K0 U9 t- H4 ?/ z' _* X$ t. @8 }% n. i; z
以PHS发射机等效电路分析107算法,图2中:
- {8 I7 ^$ h7 c( L& E/ s& dVL :发射机输出电压/ J, w8 L- J8 w" U+ A9 X
ZL:发射机输出阻抗. r" M' G. E9 Y1 Q) s
Vo:发射机信号源电压
" o0 V8 h* Z$ ^ `/ \* yZo:发射机信号源内阻抗- n# M, k& Y' `9 f6 V) l8 x
' Z3 _- G7 j# V: V, e' X" l& ] A
从PHS发射机等效电路中可知输出阻抗ZL上发射功率(dBm):
: W( j% p2 p2 C* s3 ?* g1 uPL= VL2 / ZL = Vi2 ZL / (Zi + ZL ) 2
5 H! R+ k% k# T! H/ I" i9 x6 U1 L, g! ]2 i0 s7 d0 J
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 T: x. P* x; Z! X( L& b
) c4 G( l5 Y! L6 |2 ?
设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时,发射机在ZL上发射功率:1 B1 g) Y4 u# f* n" l& u1 `
PL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]
. D8 h& E9 ^. ?6 R& S" y% Q* n7 V# s
" y* o. ^/ ^" X6 A以mw为单位代入上式,PL=10 lg(10-12/ 50w)=10 lg(2×10-11mw) = -107 (dBm) 1 n" B0 P% V& n7 e8 e
$ ~, d3 N; P; y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。9 g0 | M8 d' ~3 q& V! Y2 H
: L7 D; T- h) G" Z2 k5 I2 W7 d
三、 结论
0 n* M6 t# Z8 T/ `9 G 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:& |& \2 P3 h0 g" d
: I0 c$ R2 y. Q" v% Z
1、对于接收信号强度
, L8 I9 a! i: D5 L) Z7 F$ Z(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。
6 c* V. B9 N& A/ [(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。
O2 Y m4 b% M0 |5 N+ ~( f
- P3 f/ v) L: y5 v5 P2、对于发射信号强度' Z% I2 o0 y% e7 U6 I* N9 c9 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。" Q4 F [7 `; z8 s F! }3 s( H
(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。' m" q( C7 m$ s
& H @; k( n* o8 c* 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:
7 i1 ]! n5 Y$ W! \0 X6 lA .测量电压是Vi或Vo,则ZL的dBm和dBuv换算采用113法。
) s" O$ u( ]. T6 C; Y6 TB .测量电压是VL,则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。
1 \1 `4 e9 A# L |