中国计量科学研究院 杨盛祥 北京成功信息处理有限公司 杨秀薇
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 摘要 电磁干扰场强单位及其换算，是广大电磁兼容工作者经常遇到的、关切的问题之一。电磁干扰场强既有电场强度、磁场强度和功率通量密度等基本单位，又有分贝制导出单位。在某些情况下，单位之间还可相互换算。本文将就这些单位的使用及换算作一简要的介绍。 一、电磁干扰场强的基本单位
高频、微波电磁干扰场强有三种基本单位：电场强度V ／m 、磁场强度A ／m 和功率通量密度w ／m 2。
在测量电场时，若仪器的表头刻度用的是电场强度单位时，则用V ／m 单位表示之。所测干扰场强小于1V ／m 时，可用mV ／m 、V ／m 单位。 当使用环天线、框天线或磁性天线等来测量磁场，且仪器的表头刻度按磁场强度单位A ／m 刻度时，则可用A ／m 、mA ／m 、A ／m 等单位表示之。
当电磁场频率高至微波段时，由于对电场、磁场的单独测量在技术上有一定困难；或者功率密度测量比电场、磁场测量要方便，所以可采用功率通量密度测量。功率通量密度的单位为W ／m 2。国外生产的全向宽带场强仪、辐射危险计，因其工作频率范围极宽，从260kHz ～26GHz ，故测试电路
中实现2E ϖ、2
H ϖ较为方便。因此，大多采用功率通量密度测量，并以mW ／cm 2为表头刻度单位。
场强仪测得的功率通量密度值是Poynting 矢量模的时间平均值，亦代表电磁场的强度。它的单位W ／m 2
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和电场强度单位V ／m 、磁场强度单位A ／m 同为电磁干扰场强的基本单位。它们的地位是等同的。
二、电磁干扰场强单位间的相互换算
在一般情况下，V ／m 、A ／m 和mV ／cm 之间不能相互换算。只有在被测场为平面波情况下，三者间才能相互换算。否则，只能“等效换算”。
何谓平面波？凡远离发射天线，在自由空间中传播的电磁波，皆为平面波。 根据电磁场理论，在平面波情况下，
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2
2
0Z E H Z S == (1) 在自由空间中，Z 0=120π≈ 376.7Ω 代入上式后可得：
S E 7.376= (2)
式中，E 单位为V ／m ，s 单位为mW ／cm 2。
值得指出的是：通常A 、B 波段（10kHz ～30MHz ）的干扰场强测量仪（例如德国R ／S 公司的ESH3、日本Anritu 公司的ML428B ）使用环形天线进行测量。虽然环形天线只对磁场分量起作用，
但在自由空间中，由于E ＝Z 0H （称等效电场分量），故表头可用等效电场分量刻度。但对近区场而言，电场E 和磁场H 并无确定的比例关系。可能E 很大，H 很小，也可能H 很大，E 很小，需视场源情况而定。此时，公式(1)～(2)已不成立，充其量只能“等效换算”，仅供参考而已。
三、电磁干扰场强的分贝制单位
在电磁干扰场强的测试中，往往会遇到量值相差非常悬殊(甚至达千百万倍的信号)。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的单位，即 1
2
lg
10P P A = (3) 鉴于R I R
U P 22== ，因此上述表达式 2121lg 20lg 20I I
U U A == (4)
亦被接受为dB 的定义，但这针对的是同一阻抗。
分贝制单位在电磁干扰场强计量测试中的用法有如下三种：
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。
例1．RR3A 型干扰场强测量仪。当其输入端接入20dB 固定衰减器，则其测量范围扩大20dB 。这表
示仪器输入电平前后相差20dB 。
例2．用RAHAM4A 型全向宽带场强仪测量空间A 点的功率通量密度为20mW ／cm 2：，测量空间B 点的功率通量密度为20μW ／cm 2，则A 、B 两点功率通量密度相差30dB 。
例3．有20m 长电缆一根，馈入1000MHz 高频信号电压100mV ，测其输出电压只有5mV ，则该电缆在1000MHz 频率点上损耗为6dB 。
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。
在干扰、场强测量仪的检定测试中，常常对测量接收机施加高频标准小电压，以检定其端电压测量精度。定义1μV ＝0dB μv （简写为dB μ），此即“分贝微伏”的由来。 同样，定义场强1μV ／m ＝0dB μV ／m （简写为dB μ），称“分贝微伏／米”。 尚须指出，dB μ只对小电压使用较方便，而对大电压则可采用 V （分贝伏，1V ＝0dBV ）；或dBmV （分贝毫伏，1mV ＝0dBmV ）。另外，“80dB 电压”这种称谓是不恰当的。确切的说法应是“80dB μ电压”，因为dB 是电压比，而不是电压值。
表l.给出电场强度与dB μV ／m 的对应关系。
表1. 电场强度与dB μV ／m 的对应关系
E(μV ／m) 100 101 102 103 104 105 106 107 dB μ
0 20 40 60 80 100 120 140
例4．说某干扰电压值为86dB μ，何意？
答，86dB μ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。
例5．说某场强仪的量程是6～126dBμV，何意？
答：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。
ca33583．用分贝表示电压或场强的误差大小。
例6．某场强标准装置的不确定度为±1dB，对应的百分误差是多少7
答：不确定度±dB意味着百分误差为＋12.2％、－10.87％。
例7．某干扰场强测量仪的不确定度为±3dB，对应百分误差是多少？
答：＋41.25％，－29.2％。
表2.为电场强度分贝误差与百分误差对照表。供大家引用参考。
表2. 电场强度分贝——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
％
0.1 1.16 －0.1 －1.14
0.2 2.32 －0.2 －2.27
0.3 3.51 －0.3 －3.39
0.4 4.71 －0.4 －4.50无纺布折叠机
0.5 5.93 －0.5 －5.59
勒夫波
0.6 7.15 －0.6 －6.67
0.7 8.39 －0.7 －7.74
0.8 9.65 －0.8 －8.14
0.9 10.92 －0.9 －9.84
1.0 1
2.20 －1.0 －10.87
1.5 18.85 －1.5 －15.86
2.0 25.89 －2.0 －20.56
2.5 3
3.35 －2.5 －25.01
3.0 41.25 －3.0 －29.20
3.5 49.62 －3.5 －33.16
4.0 58.49 －4.0 －36.90
四、dBm与dBμ的换算
近年来，频谱仪在电磁干扰测量中使用日见广泛。美国hP8568B电磁干扰测量仪、日本Auritsu 公司生产的MS260lA电磁干扰测量仪和德国R／S的ESA－1型EMI测量仪等都是以频谱仪为主机附加其他功能发展而成的。其电压显示单位多为dBm，亦有用dBμ的。另外，从国外引进的合成信号发生器中，有的只标有dBm单位(如Fluke6060B)。dBm和dBμ如何换算呢？
1．dBm的定义。dBm是dBmW的简写，称为“分贝毫瓦”。
1mW＝0dBm(5)
上式是以1mW功率电平为参考基准的绝对功率值。正的dBm表示大于1mW功率，负的dBm 表示小于1mW的功率。由此可见，采用dBm既可表示很小的功率，亦可表示很大的功率。
P dBm ＝10lgP mw (6)
例8 功率信号发生器XG26，最小输出功率10-8mW ，最大输出功率27W 。请换算成dBm 。 答：最小输出功率为－60dBm ，最大输出功率为＋44.3dBm 。 实践中，有时还可遇到dBW(分贝瓦)这个单位。其定义为： P dBm ＝10lgP w (7) 1W ＝0dBW (8)
它是以1W 为参考电平的绝对功率值。大于1W 为正dBW ，小于1W 为负dBW 。 显然
0 dBW ＝30dBm (9)
2．dBm 与dB μ的换算
对50Ω源阻抗的信号发生器而言，当其输出功率为1mW(0dBm)时，其端电压输出应为 6
1050×=P U V µ (10) 代入P ＝1mw ＝10-3W ，可得U μV ： 63101050××=−V U µ＝223606.7978
其dB μ值为
U dB μ＝20lg223606.7978＝106.9897≈107
例9.用频谱仪测得干扰电压为－87dBm ，它等于多少？
答： －87＋107＝20dB μ， 即10μV 。
五、绝对分贝的加减问题
应当指出，在电磁干扰场强的计量测试中，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：
例1. 40dB μ＋40 dB μ≠80dB μ，为什么?
答： 40dB μ＝100μV ，40dB μ＋40 dB μ＝200μV 。 20lg200(μV)＝46 dB μ。
例2. 0dB μ＋0 dB μ≠0dB μ，为什么?
水隔离泵答： 0dB μ＝1mW ， 0dB μ＋0 dB μ＝2mW
10lg2＝3dBm 。
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