1樓：感測器之戰鬥朱
分貝是表徵兩個功率電平比值的單位，如a=10lgp2/p1=20lgu2/u1=20lgi2/i1。分貝制單位在電磁場強計量測試中的用法有如下三種：
1、表示訊號傳輸系統任意兩點間的功率（或電壓）的相對大小。如一個catv放大器，當其輸入電平為70dbμv時，其輸出電平為100dbμv，也就是說放大器的輸出相對於輸入來說相差30db，這30db是放大器的增益。
2、在指定參考電平時可用分貝表示電壓或電場強的絕對值，此參考電平通稱為0db。如定義1μv=0dbμv、1mw=0dbm、1mv=0dbmv。例如，現有一個訊號a其電平為3dbμv，換算成電壓的表示方式為：
3=20lga/1μv、a=2μv，即這個3dbμv的訊號電壓為2μv。
3、用分貝表示電壓或場強的誤差大小,如30±3db。
通常db是表徵電路損耗、增益的量值；dbmv和dbμv是表徵訊號的相對電平值，由於1mv=1000μv,所以有0dbmv=60lg10=60dbμv。例如，訊號電平是70dbμv，用dbmv表示是70-60=10dbmv；dbm和dbw是表徵訊號的相對功率值，由於1w=1000mw，所以有0dbw=30lg10=30dbm,例如光功率為9dbm ,換算成功率的單位（瓦）有：9=10lgx,x=7.
9mw 。
功率與電平的換算（dbm與dbμv的換算）：
在很多情況下，我們手裡都只有一臺場強計，它的量值單位通常是dbμv，但在一些高頻功率放大器中往往只給出輸出訊號的功率值，為此要將功率值換算成電平值，對於50歐阻抗的訊號源來說，當其輸出功率為1mw(0dbm)時，其端電壓輸出應為u=50p-e2×1000000=223606.7978μv,用分貝表示是：20lg223606.
7978=107dbμv。也就是說0dbm的50歐信源的輸出電平為107dbμv。
例如1：一50歐的高頻功率放大器其輸出功率為50dbm，求其輸出電平，有：
107+50=157dbμv。
例如2：某50歐接收裝置其最小接收功率為-90dbm，求其最小接收電平，有：
107-90=17dbμv。
50ω系統dbm、dbμv、瓦換算表
功率（dbm）電平（dbμv) 功率（瓦） 功率（dbm）電平（dbμv) 功率（瓦）
53 160 200w 0 107 1.0mw
50 157 100w -1 106 .80mw
49 156 80w -3 104 .50mw
47 154 50w -7 100 .20mw
46 153 40w -10 97 .10mw
43 150 20w -20 87 .01mw
40 147 10w -27 80
37 144 5w -30 77 .001mw
33 140 2w -
30 137 1.0w -
29 136 800mw -
27 134 500mw -
26 133 400mw -
23 130 200mw -
20 127 100mw -
17 124 50mw -
13 120 20mw -
10 117 10mw -
7 114 5mw
3 110 2.0mw
概念辨析：dbm, dbi, dbd, db, dbc, dbuv
1、 dbm
dbm是一個考徵功率絕對值的值，計算公式為：10lgp（功率值/1mw）。
[例1] 如果發射功率p為1mw，折算為dbm後為0dbm。
[例2] 對於40w的功率，按dbm單位進行折算後的值應為：
10lg（40w/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dbm。
介紹一個簡單的公式：0dbm＝＝0.001w：
·左邊加10＝＝右邊乘以10
如：0＋10dbm＝＝0.001×10w，即，10dbm＝＝0.01w；20dbm＝＝0.1w；30dbm＝＝1w。
·左邊加3＝＝右邊乘以2
如：40＋3dbm＝＝10w×2，即，43dbm＝＝20w
2、dbi 和dbd
dbi和dbd是考徵增益的值（功率增益），兩者都是一個相對值， 但參考基準不一樣。dbi的參考基準為全方向性天線，dbd的參考基準為偶極子，所以兩者略有不同。一般認為，表示同一個增益，用dbi表示出來比用dbd表示出來要大2.
15。
[例3] 對於一面增益為16dbd的天線，其增益折算成單位為dbi時，則為18.15dbi（一般忽略小數位，為18dbi）。
[例4] 0dbd=2.15dbi。
[例5] g**900天線增益可以為13dbd（15dbi），g**1800天線增益可以為15dbd（17dbi)。
3、db
db是一個表徵相對值的值，當考慮甲的功率相比於乙功率大或小多少個db時，按下面計算公式：10lg（甲功率/乙功率）
[例6] 甲功率比乙功率大一倍，那麼10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3db。也就是說，甲的功率比乙的功率大3 db。
[例7] 7/8 英寸g**900饋線的100米傳輸損耗約為3.9db。
[例8] 如果甲的功率為46dbm，乙的功率為40dbm，則可以說，甲比乙大6 db。
[例9] 如果甲天線為12dbd，乙天線為14dbd，可以說甲比乙小2 db。
4、dbc
有時也會看到dbc，它也是一個表示功率相對值的單位，與db的計算方法完全一樣。一般來說，dbc 是相對於載波（carrier）功率而言，在許多情況下，用來度量與載波功率的相對值，如用來度量干擾（同頻干擾、互調幹擾、交調幹擾、帶外干擾等）以及耦合、雜散等的相對量值。 在採用dbc的地方，原則上也可以使用db替代。
5、dbuv
以1uv為基準電壓，則電壓為u時對應的電平為20lg（u/1uv），單位記為dbuv（分貝微伏）。
根據功率與電平之間的基本公式v^2=p*r，可知 dbuv=90+dbm+10*log(r),r為電阻值。
載phs系統中正確應該是dbm=dbuv-107，因為其天饋阻抗為50歐。
[例1]電壓為1mv時，電平為60dbuv
根據功率與電平之間的基本公式v^2=p*r，可知 dbuv=90+dbm+10*log(r),r為電阻值。
載phs系統中正確應該是dbm=dbuv-107，因為其天饋阻抗為50歐。
dbuvemf emf:electromotive force(電動勢)
對於一個訊號源來講,dbuvemf是指開路時的埠電壓,dbuv是接匹配負載時的埠電壓
6、dbuvemf 和dbuv
emf:electromotive force(電動勢)
對於一個訊號源來講,dbuvemf是指開路時的埠電壓,dbuv是接匹配負載時的埠電壓
提要：在通訊工程應用中，dbm和dbuv都可作為訊號強度單位。
二者之間相互換算演算法有2種：
演算法一：0dbm=+113dbuv或0dbuv= -113dbm，簡稱113演算法。
演算法二：0dbm=+107dbuv或0dbuv= -107dbm，簡稱107演算法。
問題：工程實際應用時，如何正確選用哪一種演算法呢？
行動通訊工程中，訊號電壓、功率均可表示訊號強度，工程上為方便計算，訊號電壓、功率通常以特定的分貝為單位表示。
例1、電壓常用dbuv為單位，0dbuv=1uv,若以v（伏）為電壓u的單位。當u=1v轉換dbuv為單位，則
u（dbuv）= 20 lg1v / 1uv =120 ( dbuv )
一般情況下，電壓u以v（伏）為單位轉換以dbuv為單位表示式為：
u（dbuv）=20lgu(v) +120(dbuv) ………………………………………（1）
例2、功率常用dbm為單位，0 dbm=1mw,若以w（瓦）為功率p的單位，當p=1w轉換dbm為單位，則
p（dbm）=10 lg( 1w / 1mw) =30 ( dbm )
一般情況下，p以w（瓦）為單位轉換以dbm為單位表示式為：
p（dbm）=10 lg p（w）+30 ( dbm ) …………………………………（2）
綜上所述，dbuv為電壓特定的分貝單位，dbm為功率特定的分貝單位。
在phs網優工程中，訊號覆蓋區域訊號接收強度常用dbuv表示，而在訊號鏈路預算時上、下行鏈路功率常用dbm表示。
下面分行介紹dbm與dbuv相互轉換的2種演算法的來由和相應的使用條件。
我們藉助phs接收、發射等效電路分析二者之間的2種轉換換算關係。
一、 113演算法
以phs接收機等效電路分析113演算法， 圖1中：
vl：接收機輸入電壓；
zl：接收機輸入阻抗
vi ：接收機天線感應的電磁波電動勢；
zi ：接收機天線阻抗
從phs接收機等效電路中可知輸入阻抗zl上收到的功率（dbm）： pl= vl2 / zl = vi2 zl / (zi + zl ) 2
當射頻阻抗匹配，即zl= zi = 50ω時，zl收到功率pl最大。
設vi = 0 dbuv （即1uv）， zl= zi = 50ω時,接收機輸入阻抗zl上接收功率：
pl= 10 lg [(vi2 zl ) / (zi + zl ) 2]=10 lg ( vi2 / 4 zl)
以mw為單位代入上式，則pl= 10 lg (5×10－15w)=10 lg (5×10－12mw) = -113 dbm
注意：pl= -113 dbm推導是在vi = 0 dbuv即vi=1uv條件下，zl接收功率的dbm值。
一般情況下（vi = x dbuv），zl接收功率以dbm為單位表示式：
p（dbm）= -113 dbm + vi（dbuv）……………………………………………（3）
二、107演算法
以phs發射機等效電路分析107演算法，圖2中：
vl ：發射機輸出電壓
zl：發射機輸出阻抗
vo：發射機訊號源電壓
zo：發射機訊號源內阻抗
從phs發射機等效電路中可知輸出阻抗zl上發射功率（dbm）：
pl= vl2 / zl = vi2 zl / (zi + zl ) 2
當射頻阻抗匹配，zo = zl = 50ω時，發射機輸出阻抗zl發射功率最大。
設 vl =0 dbuv(此時vo=2uv) , zo = zl = 50ω時，發射機在zl上發射功率：
pl=10 lg (vl2/ zl) = 10 lg [(vo2zl) / (zo+ zl )2]
以mw為單位代入上式，pl= 10 lg(10－12 / 50w)=10 lg(2×10－11mw) = -107 (dbm)
注意：發射機輸出功率pl = -107 dbm推導是在vl =0 dbuv=1uv（vo=2uv）條件下，zl發射功率的dbm值。
三、 結論
綜上113、107兩種換演算法的推導分析，我們在進行dbm與dbuv之間轉換時：
1、對於接收訊號強度
（1）當測量電壓為接收機輸入阻抗上電壓，換算該輸入阻抗上功率應採用107演算法，即接收機輸入阻抗上的功率p=-107dbm + v(dbuv)， 式中v(dbuv)為接收機輸入阻抗上的電壓vl 。
（2）當測量電壓為收電磁感應電壓vi ，換算接收機輸入阻抗zl上的功率，應採用113演算法，即接收機輸入阻抗上的功率p=-113dbm + v(dbuv) ，式中v(dbuv)為接收電磁感應電壓vi 。
2、對於發射訊號強度
（1）當測量電壓為發射機輸出阻抗上的電壓，換算該輸出阻抗上功率應採用107演算法。即發射機輸出阻抗上的功率為p=-107dbm + v(dbuv) ，式中v(dbuv)為發射機輸出阻抗上的電壓vl 。
（2）當測量電壓為發射機訊號源電壓vo，換算發射機輸出阻抗zl上的功率，應採用113演算法，即發射機輸出阻抗上的功率p=-113dbm + v(dbuv) ，式中v(dbuv)為發射機訊號源電壓vo 。
因而區別圖1、圖2收、發等效電路中zl上的功率與電壓換算分2種情況：
a .測量電壓是vi或vo，則zl的dbm和dbuv換算採用113法。
b .測量電壓是vl，則zl的dbm和dbuv換算採用107法。
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