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。
+ U; w* G! ^! ^; w# \  r" l二者之间相互换算算法有2种：
. O8 _# k5 z2 `! Y+ s算法一：0dBm=+113dBuv或0dBuv=-113dBm，简称113算法。
- p) ^; j0 H+ c! j- ]0 O0 j算法二：0dBm=+107dBuv或0dBuv=-107dBm，简称107算法。
5 x: w3 Q/ W8 }0 W$ F" d8 o; S, p9 }
' o6 D3 L: L' w' K4 D  }问题：工程实际应用时，如何正确选用哪一种算法呢？
. _- o4 a% c$ F+ H& g& S0 c
        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。
) C  r8 a2 m3 \2 l9 w4 c
       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
5 ~4 K* I$ S3 _& CU（dBuv）= 20 lg1V / 1uv =120 ( dBuv )
" y. o5 j( m. D% g1 W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：
( ?+ ^  b0 H7 u  ~. j- IU（dBuv）=20lgU(v) +120(dBuv) ………………………………………（1）

5 @2 p- A: s$ v4 ^, [7 f" ]      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
9 G& Z+ V* N9 e( H+ RP（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：
+ Q2 g9 ^) E9 I" f' PP（dBm）=10 lg P（W）+30 ( dBm ) …………………………………（2）

6 z6 q2 h' b$ i/ `" B: r       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。

5 x9 Z6 j- n; S) g        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。
! b3 v) v3 V. J+ {: \* d
7 I& f/ D2 e+ m! M2 a        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 ?6 |+ _% L& Y% D  k+ \        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 z/ E7 n( l% H$ f: K
一、 113算法
4 k7 u3 Z8 u2 U0 N0 V       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；   
1 p0 d! h1 q8 O8 C1 v) i      ZL：接收机输入阻抗   
* \6 g6 N6 F; }- K. N: R      Vi ：接收机天线感应的电磁波电动势；   
1 y! a8 E) Y, A* g5 f' [      Zi ：接收机天线阻抗
- W+ V. P+ M3 K* E, d. z3 k2 q
file:///C:/Users/CVTE_L~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif
* Z- O/ Q* C1 _  F# Y
* i: V9 E2 n3 y2 l: F1 f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     
( a* E, M" \2 c3 q0 G$ \                                          
) G9 _. p$ @. a% D% h当射频阻抗匹配，即ZL= Zi = 50Ω时，ZL收到功率PL最大。

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)  
1 |: V9 O+ ^+ ^7 x! F4 n+ P0 F0 B+ k
5 ^# J9 u9 Q; w# {6 F以mw为单位代入上式，则PL= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dBm
- X! W' Y# I5 {1 O/ U. K, }& T7 q/ l
  ?" K# K$ P1 O9 j) |* 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。

: `6 ]9 I$ x+ F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

file:///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：
/ M' F2 S% u5 X/ C7 b; TVL ：发射机输出电压
- Y# o+ N; ]. g. h2 U7 W; ZZL：发射机输出阻抗
: b" V: d% t8 z( q1 hVo：发射机信号源电压
" N1 S: g; D0 G6 mZo：发射机信号源内阻抗
5 p) R3 G6 r/ K) I. E: r
从PHS发射机等效电路中可知输出阻抗ZL上发射功率（dBm）：
; c/ i5 [* X: D4 y& P$ H7 `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。

设VL =0 dBuv(此时Vo=2uv), Zo = ZL = 50Ω时，发射机在ZL上发射功率：
PL=10 lg (VL2/ ZL) = 10 lg [(Vo2ZL) / (Zo+ ZL )2]

' K9 z; q1 E- t' y/ o1 @! w" z1 M' j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。
2 @3 h8 G, r- c/ ?$ S
5 U* \: o; X# k5 f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：

1、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。
7 y% D* j0 W+ _) j4 S4 w5 `4 l8 i（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。

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。
. e* g' J4 K9 f4 x0 z（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。
" J, [7 K8 j; v
! X) u; w3 ?; z       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：
2 j" @& s* U  O3 t! Q0 Z1 [: S' aA .测量电压是Vi或Vo，则ZL的dBm和dBuv换算采用113法。
8 T5 C3 ~. L/ X8 G$ qB .测量电压是VL，则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。