解決方案
以下是常用的射頻單位換算公式:
V pk = sqrt( I 2 + Q 2)
V rms = V pk / sqrt(2)
Power watts = V rms 2 / Z ohms
Power dBW = 10 * log(Power watts )
Power dBm = Power dBW + 30
Power dBmV = Power dBm + 10 * log(100 * Z ohms )
Power dBm = PSD dBm/Hz + 10 * log(BW Hz )
其中,
Z ohms
代表裝置的輸入阻抗,
BW Hz
代表使用者感興趣的頻寬範圍,
PSD dBm/Hz
代表功率譜密度。
下面是使用 RF 單位換算公式的場景範例:
1. 從伏特到 dBm 的轉換
向量訊號收發器 (VST) 產生的單音訊號與載波有 500 kHz 的頻率偏移,IQ 訊號以 120 MS/s 的速率產生,輸出功率約為 -20 dBm。訊號透過 RF IN 端口反饋到 VST 裝置。 I/Q量測結果如下圖1所示,功率量測結果如圖2所示。
圖 1. I/Q 量測結果
圖 2. 功率量測結果
根據 I/Q 量測結果,可以透過以下公式計算訊號功率:
I = V pk * cos(theta(t)) = 0.03 * cos(theta(t))
Vpk= 0.03 V
V rms = V pk / sqrt(2) = 0.03 / sqrt(2) = 0.021213 V
Power= V rms 2 / Z ohms
= (0.021213) 2 / 50 = 9 uW
PowerdBm = 10 * log(Power) + 30 = 10 * log(9u) +30 = -20.45 dBm
或是
PowerdBm = 20 * log(Vpk) + 10 = 20 * log(0.03) +10 = -20.45 dBm
從上述轉換方程可以看出,訊號功率的時域量測結果與頻域計算結果基本一致。
2. dBm/Hz 到 dBm 的換算
使用 NI VST 抓到的頻譜量測結果如圖 3 所示。Marker 1 所標示的位置功率譜密度為 -84.50 dBm/Hz。
圖 3. 使用 NI VST 進行的頻譜量測
在 200 kHz 的RBW (解析度頻寬)下,訊號功率可以計算如下:
P
dBm = PSD
dBm/Hz + 10 * log(BW
Hz ) = -84.50 + 10 * log(2 * 10
5 ) = -31.4 dBm