射频 电磁干扰电平及其转换关系和运用

射频 电磁干扰电平及其转换关系和运用 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 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 dB v 简写为 dB 此即 分贝微伏 的由来 同样 定义场强 1 V m 0dB V m 也简写为 dB 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 数量级 10 310 610 910 12 符号 mUNp 中文毫微纳皮 其他一些说法毫微毫微微微 电平的四个单位 dBW dBm dBmV dB V 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 dBWdBmdBmVdB V dBW03077137 dBm 30047107 dBmV 77 47060 dB V 137 107 600 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 2 103 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 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 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 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 40dB 40 dB 80dB 为什么 答 40dB 100 V 40dB 40 dB 200 V 20lg200 V 46 dB 0dB 0 dB 0dB 为什么 答 0dB 1mW 0dB 0 dB 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 86dB 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 86dB 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 126dB V 即表示该场强仪的量程上限是 2 106 V m 或 2V m 量程 下限为 2 100 V m 即 2 V 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 电场强度分贝电场强度分贝 百分误差对照表百分误差对照表 分贝误差 dB 百分误差 分贝误差 dB 百分误差 0 11 16 0 1 1 14 0 22 32 0 2 2 27 0 33 51 0 3 3 39 0 44 71 0 4 4 50 0 55 93 0 5 5 59 0 67 15 0 6 6 67 0 78 39 0 7 7