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。
2 A# D  V; w) D* |9 T& _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。
算法二：0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm，简称107算法。
6 q& X* J) D3 ~. v& D
5 l2 l. p! _, H: T; N) x, ^6 z. X问题：工程实际应用时，如何正确选用哪一种算法呢？

        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。
1 r3 F, A; H5 s) S+ Q  `0 D
8 C/ W3 t. w( ]% ?# e& ^5 C. h       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 )
, T" `! q' ~  V4 @+ z, T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：
6 M& A. u4 \( [' b  \* d4 H/ sU（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
P（dBm）=10 lg( 1w / 1mw) =30 ( dBm )
# y) k) h: \% ]0 V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）
$ A/ E: f5 R1 o% q- B2 D8 ?, v
       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。

        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。

! ~9 p* E' k' h: S* w0 t        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 v  }8 d$ T& v/ a
/ |% O' g) F( D1 r9 _0 k% V一、 113算法
; q; B9 a# w% |8 b* C& K+ Y" W       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；   
& q  J" o  y: i  ^' y      ZL：接收机输入阻抗   
' ?/ n( G( b1 _( ]$ P$ u      Vi ：接收机天线感应的电磁波电动势；   
. _# N2 x; u6 \- H- U; n3 `      Zi ：接收机天线阻抗
7 P2 F8 C7 j$ U4 E3 s
) v& i6 i; g& ]7 [0 x. q+ m. P( |6 K" o  Zfile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif

: }& A5 W6 O5 }' q7 A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     
: n, |" q4 f2 [1 p2 s* u                                          
当射频阻抗匹配，即ZL= Zi = 50Ω时，ZL收到功率PL最大。
* a7 Y% ]$ O7 J( Z
  W& k, V. s) B5 X$ \4 Z设Vi = 0 dBuv （即1uv）， ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率：
1 K5 y. H3 Z  x" C& j+ j* K% C2 zPL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  
" }1 s' O1 q7 b4 n) L$ `9 O$ ?
% d8 F% I9 ^. R) m! o以mw为单位代入上式，则PL= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dBm
7 c/ v- u: m8 T
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。
1 @* ]2 g4 o2 J" x9 M1 h
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
$ s2 b% o4 ]" T; C3 c$ `2 w4 j# x
3 S) V$ U3 T& _6 [% `# N2 ^) dfile:///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：
VL ：发射机输出电压
ZL：发射机输出阻抗
. m0 V5 x# k, J- AVo：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）：
, U% T; m* c8 F4 e1 ^0 M2 ?1 F3 nPL= VL2 / ZL = Vi2 ZL / (Zi + ZL ) 2
% _2 K1 `4 M8 J- k: K' U
3 h9 B5 C/ Q8 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。

设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时，发射机在ZL上发射功率：
3 Q' b8 T* N4 l7 `) E  Z0 PPL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]
1 o% r% V9 }3 m5 i& u
2 D, L' O: k# m% Q6 n以mw为单位代入上式，PL=10 lg(10－12/ 50w)=10 lg(2×10－11mw) = -107 (dBm)
) f$ S  h- r! X' S, d2 ?; W
/ _- S2 n' Q$ X( {; |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。
/ u; i; ~4 P$ F9 L* k! t) e
2 Y0 u6 M2 K2 E2 i3 T4 l9 ]3 v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：
( `: g7 q! {/ p: s( }* O2 ~, r
3 w8 L; x4 ]3 Z" {8 I3 Y- j+ J1、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。
' S; `  a! O# o4 K（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。
6 O, \, ~# k3 K. D
. \6 l) }! T. n! U2、对于发射信号强度
  F4 J6 n+ n3 s( r; l（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。
. g" x# r$ W2 l. `$ Z# r（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。
5 @# r! }& x  q5 @
       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：
: r. p2 O6 P; ~+ ^+ s# g# @. YA .测量电压是Vi或Vo，则ZL的dBm和dBuv换算采用113法。
B .测量电压是VL，则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。