dBm和dBuv的换算

lushouchun

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。
( C: Y7 ~( b- f1 \6 {; I+ E6 h二者之间相互换算算法有2种：
$ d' N5 ]8 _; R) H算法一：0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm，简称113算法。
( w- ~, W* v0 a# j$ f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 ?& R. H) ]/ k! q: N9 G
        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。
+ V- g  E$ k  o' _$ d, b9 ]: \
  B+ Q7 g" ]+ q       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 )
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：
4 P$ q+ V5 y5 R- V, u/ |U（dBuv）=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………（1）

0 u, Y& Z3 J% T( [      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 )
8 P9 c; ~9 F% f& u9 E) R& V( y一般情况下，P以W（瓦）为单位转换以dBm为单位表达式为：
5 J4 b" R( v: C, t/ t8 uP（dBm）=10 lg P（W）+30 ( dBm ) …………………………………（2）

# J. {: d6 c' y  a       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。
4 r7 R& d* U0 _9 J* X- ?
2 f. J6 T" F7 }3 M        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。
5 C3 I6 N/ S* C. g4 q# B' m
  L" G0 y4 ^7 ~; n3 B" c一、 113算法
6 i: o; ]6 F1 o" a4 @       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   
& a& Y2 N9 @' y$ b6 f      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
/ j3 o/ q( d4 E0 X" s3 v4 {* v
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。
- J8 A# o( |) D# c4 l7 U
  _# K) X3 f) @3 @3 x& [$ O0 c设Vi = 0 dBuv （即1uv）， ZL= Zi = 50Ω时,接收机输入阻抗ZL上接收功率：
PL= 10 lg [(Vi2 ZL ) / (Zi + ZL ) 2]=10 lg ( Vi2 / 4 ZL)  

: U# O0 B; X: I6 ^  P以mw为单位代入上式，则PL= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dBm

# r' e* G3 b$ \3 Z7 u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。

6 R! h" }! o/ ?% j一般情况下（Vi = x dBuv），ZL接收功率以dBm为单位表达式：
, _7 S  p% C* cP（dBm）= -113 dBm + Vi（dBuv）……………………………………………（3）

二、107算法

( P5 A' q  R+ l1 y# X' C+ tfile:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
6 O. x. n8 `$ r2 t6 G+ d
, l# }/ X! E6 J4 k- j9 @( ~! q/ B以PHS发射机等效电路分析107算法，图2中：
* t4 z. i! p- V1 c  u& |. MVL ：发射机输出电压
# [4 [! u, ]/ }" ]ZL：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
8 `5 i( |/ A& m
0 g1 T# ]. e2 L& b! L0 P' i从PHS发射机等效电路中可知输出阻抗ZL上发射功率（dBm）：
! x  f6 }- I. S5 `  jPL= VL2 / ZL = Vi2 ZL / (Zi + ZL ) 2
0 k/ d) v  T; |: P/ {
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。
, h' I, j4 Y2 P3 I$ e4 D
设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时，发射机在ZL上发射功率：
% R: A8 d! z2 \PL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]

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。
" I- A  C' C! a3 Q
& z. Y# e) L! \8 V% e( ?0 q( k+ {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：
& ]& y4 Z( ~, Y0 G  U
4 I, a0 J3 ?) s$ p9 B9 H3 j1、对于接收信号强度
7 k9 M- m7 G7 _+ G: {8 a（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。
6 c2 s* f1 Q% e8 c
2、对于发射信号强度
（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。
+ U6 |/ @& O) m" }# U; |+ A
       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。
8 {2 ^9 P  s6 b7 S. W$ U) z' dB .测量电压是VL，则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。