来源:电子工程专辑

在通信工程应用中,dBm和dBuv都可作为信号强度单位。 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。

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。

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:

U(dBuv)=20lgU(v) +120(dBuv)

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 )

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。下面我们借助PHS接收、发射等效电路分析dBm与dBuv相互转换的2种算法。

一、 113算法

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
Vi :接收机天线感应的电磁波电动势;
Zi :接收机天线阻抗

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。

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)

以mw为单位代入上式,则PL= 10 lg (5×10-15w)=10 lg (5×10-12mw) = -113 dBm

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。

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)

二、107算法

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
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): 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]

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。

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 。

(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 。

(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。
B .测量电压是VL,则ZL的dBm和dBuv换算采用107法。