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。
% P6 v$ {1 S8 L2 Z: L- n二者之间相互换算算法有2种：
2 L7 m7 v" Y6 p8 h算法一：0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm，简称113算法。
, V1 {" h; @$ K! K0 I) s$ U算法二：0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm，简称107算法。

! ]3 E$ t6 B; @. A: ~& k3 ?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。
/ B) o& [, X" J# K2 W# k
3 m7 I8 D1 ?" w* q, [( J" X       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 )
+ R5 I; m3 x7 X# v, r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：
- i- J; F; b3 z% O; @& E& oU（dBuv）=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………（1）

/ N' h  V: K; [1 C0 e      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：
P（dBm）=10 lg P（W）+30 ( dBm ) …………………………………（2）

# |3 @) Q% J6 h: _& O; b6 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。

        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。
9 P& M0 L4 i- V( d& o
        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。
  B: x& Z2 D* S4 a- z
# q) r4 A1 T" Z4 N1 p        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。

. [1 _( V6 _) Y; J一、 113算法
* G1 S$ y. a2 _! L# }! L       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   
9 Z( T1 d4 |8 A) t" f      Vi ：接收机天线感应的电磁波电动势；   
      Zi ：接收机天线阻抗
  w( S+ U. z5 b, c' v* i/ E+ n
  C0 n2 l' ]+ c2 Wfile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif
' m$ W2 Y# J8 `  m0 B; T# }7 p; 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     
                                          
" u. H$ j7 E8 e4 a. s当射频阻抗匹配，即ZL= Zi = 50Ω时，ZL收到功率PL最大。
+ y1 V3 G. _$ M; @* Q6 ~
设Vi = 0 dBuv （即1uv）， ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率：
9 @5 R# V: ?" A/ E! ~# TPL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  
- x3 Q% k' Q7 h
以mw为单位代入上式，则PL= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dBm

9 {: e$ a4 E. u% [) W! F6 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。
( I. S1 y  L9 h
一般情况下（Vi = x dBuv），ZL接收功率以dBm为单位表达式：
- X# `; ^# u4 Q0 ~4 F2 TP（dBm）= -113 dBm + Vi（dBuv）……………………………………………（3）

二、107算法

file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
5 H" I7 L  S/ t! B9 Q
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
7 e' u3 [, Z# ^8 F3 R) pZo：发射机信号源内阻抗
+ V. y2 z8 B$ S, E8 W! [" H: f7 A4 c4 {
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。
+ p/ w6 u, O7 O( W3 \
设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时，发射机在ZL上发射功率：
" k" d- C5 l8 xPL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]

" Y' {3 G; O6 m; A! Q; o# w以mw为单位代入上式，PL=10 lg(10－12/ 50w)=10 lg(2×10－11mw) = -107 (dBm)

  s9 A$ ?+ p/ V+ I" v0 G' M+ 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。

- M" U3 h0 c' ^; M9 c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：

. ^$ M$ f* Z/ ?7 y& V7 }: d; a0 Y1、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。
! J8 V3 r+ o- D% x
2、对于发射信号强度
2 U- F$ ]5 Y. `% [; W' H. T（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。
+ ~( l" h. u) d（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。

       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。
) p& B: Z5 o6 M8 CB .测量电压是VL，则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。
8 _9 R. N- k0 x8 ~. Q+ v