原创 射频/电磁干扰电平及其转换关系和运用

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笔记整理：

射频/电磁干扰电平及其转换关系和运用：

　　当需要表示系统中的一个功率（或电压）时，往往会遇到量值相差非常悬殊(甚至达千百万倍的信号)，可利用电平来表示。系统中某一点的电平是指该点的功率（或电压）对某一基准功率（或电压）的分贝。 为了便于表达、叙述和运算（变乘除为加减），常采用对数单位——分贝(dB)。 分贝(dB)是表征两个功率电平比值对数乘以10的单位，即

A = 10lg( P/P0 )

由于有：P="U"²R="I"²/R

则A="20lg"(U/U0) = 20lg(I/I0) 也被接受定义为分贝的单位，注意这是阻抗要取相同的值（工程上常用的R值有50<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />  ，75 。）。

如果只是表征两个功率电平比值的对数，即B="lg"( P/P0 ) ,单位则为bel,贝尔.dB是decibel.

显然，基准功率（即P="P0"）的电平为零。对同一个功率，选用不同基准功率P0（或电压U0）所得电平数值不同，后面要加上不同的单位。

若以1W为基准功率，功率为P时，对应的电平为10 lg（P/1W），单位记为dBW（分贝
瓦）。例如功率为1W时，电平为0dBW；功率为 100W时，电平为20dBW；功率为100mW时，对应的电平为10lg(100mW/1W) = 10lg(100/1000) = -10dbW。
  已知系统中某点的电压，也可用dBW来表示该点的电平。例如某输入端的电压为100mV，
则其输入功率 P = U^2/Z = 0.1^2 /75 = 1.3 × 10^(-4) W （取Z="75" ），对应的电平为 10lg( 1.3 × 10^(-4) / 1 ) = -38.75dbW

  若以1mW为基准功率时，则功率为P时对应的电平为10lg（P/1mW），单位记为dBmW（分
贝毫瓦）。例如功率为1W时，电平为30dBm；功率为1mW时，电平为0dBm；功率为1uW时，电平为-30dBm；电压为1mV时，对应的功率

P = U^2/Z = 0.001^2 /75 = 1.3 × 10^(-8) W =1.3 × 10^(-5) mW（取Z="75" ）
对应的电平为 10lg( 1.3 × 10^(-5)mW /1mW) = -48.75 dbm

　dBmW通常简写为dBm。dBμv简写为dBμ，此即“分贝微伏”的由来。同样，定义场强1μV／m＝0dBμV／m（也简写为dBμ），称“分贝微伏／米”。

  若以1mV作为基准电压，则电压为U时对应的电平为20lg（U/1mV），单位记为dBmV（分
贝毫伏）。例如电压为1V时，对应的电平为60dBmV；电压为1uV时，对应的电平为-60
dBmV ；功率为1mW时，电压 U = sqr( P*Z ) = sqr(75*10^(-3)) V = 274 mV（取Z="75" ）
对应的电平为 20lg(274mv/1mv) = 48.75 dbmv

  若以1uV为基准电压，则电压为U时对应的电平为20lg（U/1uV），单位记为dBuV（分贝
微伏）。例如电压为1mV时，电平为60dBuV ；电压为100mV 时，电平为100dBuV ；功率为1mW时，电压 U = 274 mV = 2.74 × 10^(-5) uV （取Z="75" ）
对应的电平为 20lg(2.74 × 10^(-5) / 1 ) = 108.75 dbuV

这里列一个量的数量级的表：

电平的四个单位dBW、dBm、dBmV、dBμV之间有一定的换算关系，表所示左边的原单位变
换为上边的新单位时需要增加的数值。（取R=５０ ）

利用表可以方便地把电平由一种单位化为另一种单位。

上表具体的转换可以通过运算来完成，以DBm,dBmv的相互转换为例：

XdBm="10" Log(Pout/Pin)

=10Log(a/1)( dBm，a：mw)

=10Logb²/R(b:mv; R: )-10Log1（mw）

=10Log[(b*10^-3)²*10³/R ] （mw）

=20logb-30-10LogR（设R="50"）

=Y-47

YdBmv="20" Log(Vout/Vin)

     =20Logb(b:mv)- 20Log1（mv）

     =20Log(a*R) ^1/2(a：mw, R: )

     =20Log（a*10^-3*R} ^1/2*10³(a：mw, R: )

      =20Log[(aR) ^1/2*10^3/2] (a：mw, R: )

      =10Loga+10LogR+10Log10³

     =10Loga+30+10LogR（设R="50"）

     =X+47

不论是从dBm，dBmv中哪一个计算，转换计算的前提是功率必须相同！

　　这里有另外一种转换思路，

XdBm="10" Log(Pout/Pin)

=10Log(a/1)( dBm，a：mw)

　　= 10Loga( dBm，a：mw)－10Log1（mw）

=10Logb²/R(dBm，b:mv; R: )-10Log1（mw）

当V²/R="1mw"时，R一般为50 或者75 ，取R=50 ，

V²=50m w/ w="50"*10^-3w/

V=(50*10^-3)^1/2v=(50*10^-3)^1/2*10³mv

以50*10^-3/2v的电压加到50 的电阻上得到1mw的功率

继续转换运算：

Ø         以1mw作为计算基准，则计算的基准电压必须为1mw时的电压，

即Vin=(50*10^-3)^1/2*10³mv

则YdBmv =20Logb/(50*10^-3)^1/2*10³mv

        =20Logb+10Log50+10Log10³50

        =20Logb+47

Ø         以1mv作为计算基准，则Pout必须是1mv消耗在R上的功率（取R="50" ）：

即及Pin=（1*10^－３）²/50

则XdBm="10" Log(Pout/Pin)

      =10 Log(a/（1*10^-3）²*10³/50)

      =10Loga－47

在信号、功率的计量测试中，引入分贝制单位后，把乘除变为加减，大大方便了表达、叙述和运算。但是，有些分贝制单位是不能直接相加减的，这并不是因为什么相位关系。下面举例说明：

    40dBμ＋40 dBμ≠80dBμ，为什么?

答： 40dBμ＝100μV，40dBμ＋40 dBμ＝200μV。

　　　20lg200(μV)＝46 dBμ。

0dBμ＋0 dBμ≠0dBμ，为什么?

答：  0dBμ＝1mW，  0dBμ＋0 dBμ＝2mW

10lg2＝3dBm。

　　这里的表达方式不一定规范，但是可以说明问题。

可以看出，因为有对数运算的关系，运算思维是不可简单的逆向的，要将其计算的倍数关系相加。

如可以将：86dBμ是80和6这两个数字之和而80dB、6dB的对应电压比为10⁴、2。故有l0⁴×2＝2×10⁴＝20×10³。因此，86dBμ即为20mV。

　　分贝制单位在电磁干扰场强计量测试中的用法常见的有如下三种：

    1．表示信号传输系统中任意两点间功率（或电压）的相对大小，或空间某两点电磁干扰场强的相对大小。（譬如功率的衰减倍数，功率磁通密度的比较，Cable/Insert损耗的计算）。

 2．在指定参考电平(电压或电场强度)时，可用分贝表示电压或电场强度的绝对值。此参考电平通称为零电平。（说某场强仪的量程是6～126dBμV， 即表示该场强仪的量程上限是2×10⁶μV／m，或2V／m。量程下限为2× 10⁰μV／m，即2μV。

 3．用分贝表示电压或场强的误差大小。（不确定度±dB意味着百分误差为＋12.2％、－10.87％）

电场强度分贝——百分误差对照表