常用的射频单位转换公式有哪些?

更新 Jun 30, 2022

适用于

硬件

  • PXI Vector Signal Transceiver
  • PXI Vector Signal Generator
  • PXI Vector Signal Analyzer

驱动

  • NI-RFSG
  • NI-RFSA

问题详述

常用的射频单位转换公式有哪些?

解决方案

常用的射频单位转换公式如下所示:
  • Vrms = Vpk / sqrt(2)
  • Powerwatts = Vrms2 / Zohms
  • PowerdBW = 10 * log(Powerwatts)
  • PowerdBm = PowerdBW + 30
  • PowerdBmV = PowerdBm + 10 * log(100 * Zohms)
  • PowerdBm = PSDdBm/Hz + 10 * log(BWHz)
提示,Zohms代表设备的输入阻抗,BWHz代表用户感兴趣的带宽范围,PSDdBm/Hz代表功率谱密度。

以下为使用射频单位转换公式的情境示例:
1.从伏特到dBm的转换
由矢量信号收发器(VST)所产生的单音信号,其频率与载波有500 kHz的偏差,IQ信号产生速率为120 MS/s,输出功率约为-20 dBm。该信号经由RF IN口反馈输入至VST设备,其I/Q电平测量结果如下图1所示,功率测量结果如图2所示。

图1
图 1. I/Q 电平测量结果

图2.jpg
图 2. 功率测量结果
根据I/Q电平测量结果,信号功率可以由如下公式计算得:
     I = Vpk * cos(theta(t)) = 0.03 * cos(theta(t))
     Vpk = 0.03 V
     Vrms = Vpk / sqrt(2) = 0.03 / sqrt(2) = 0.021213 V
     Power = Vrms2 / Zohms  = (0.021213)2 / 50 = 9 uW
     PowerdBm = 10 * log(Power) + 30 = 10 * log(9u) +30 = -20.45 dBm
根据以上转换等式,我们可以发现信号功率的时域测量结果与频域的计算结果基本一致。

2.从dBm/Hz到dBm的转换
使用NI VST捕获到的频谱测量结果如图3。在标记1处的功率谱密度为-84.50 dBm/Hz。
 
图 3.PNG
图 3. 使用 NI VST 捕获的频谱测量
在200 kHz的分辨率带宽下,信号功率可由如下公式计算而得:
PdBm = PSDdBm/Hz + 10 * log(BWHz) = -84.50 + 10 * log(2 * 105) = -31.4 dBm