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MC1-0871-当输出信号满足规定质量标准时,在输入阻抗为 50 欧的某接收机天线输入端口处测得的 输入信号最小电压为 1μV。如果用电压电平 dBμV 表示该机的灵敏度,则为

MC1-0871 问一微伏端口电压对应多少分贝微伏。接收机灵敏度规定的是信号源电动势,五十欧源阻抗与输入阻抗匹配时电动势恰是端口电压的两倍,二微伏的电压电平为六 dBμV。直接把一微伏代入会得到零分贝微伏,把电压翻倍记成三分贝也会算错。

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【题目编号】MC1-0871

【题目】当输出信号满足规定质量标准时,在输入阻抗为 50 欧的某接收机天线输入端口处测得的 输入信号最小电压为 1μV。如果用电压电平 dBμV 表示该机的灵敏度,则为:

【答案】A

[A]6dBμV

[B]-2dBμV

[C]3dBμV

[D]0dBμV

考点速览

这道题问的是接收机灵敏度的电压电平表示法。题干已经给定一个具体条件:在五十欧输入阻抗的天线端口上,实测最小信号电压是一微伏,要求换算成以微伏为基准的电压电平。关键不在于会不会取对数,而在于先弄清灵敏度所指的那个电压,到底是端口上量到的电压还是信号源的电动势(EMF,electromotive force)。把这一步理顺,剩下就是一次二十倍对数运算。

灵敏度里的电压为什么取电动势

灵敏度的定义是:接收机输出信号达到规定质量标准(常见的是规定的信噪比,即 signal-to-noise ratio)时,天线输入端所需的最小输入信号电平。这个输入信号在计量上指信号源电动势,也就是信号源开路时两端的电压,而不是接收机端口上量到的电压。

信号源有内阻,接收机有输入阻抗,两者接在一起就构成分压电路。业余与专业设备的天线输入阻抗通常都取五十欧,测试信号源的输出阻抗也做成五十欧。阻抗相同时,接收机端口上的电压恰好是电动势的一半。于是同一个灵敏度指标,用端口电压写是一个数,用电动势写就是它的两倍。题目给的是一微伏的端口电压,折算成电动势就是二微伏。

这不是文字游戏。天线可以等效为一个带内阻的电压源,实际送到接收机输入端的功率取决于匹配情况;用电动势描述才能唯一地刻画信号源有多强,与后接负载的阻抗无关。这也是标准与设备手册在灵敏度一栏标注电动势的原因。

电压电平 dBμV 的算式

电压电平(voltage level)以某个参考电压为基准,取两个电压之比的常用对数再乘二十。以微伏作基准时记作 dBμV,算式为二十乘以电压与一微伏之比的常用对数。

把电动势二微伏代入:二除以一等于二,二的常用对数约为零点三零一,乘二十得六点零二,取整就是六 dBμV。选项 A 给的六 dBμV 正是这个结果。

顺带记住几条电压电平的刻度:电压翻一倍是六分贝,涨十倍是二十分贝,涨一百倍是四十分贝。所以二微伏相对一微伏是六分贝,二十微伏是二十六 dBμV,零点二微伏是负十四 dBμV。这些数在换算 S 表刻度、计算馈线损耗时都会用到。

逐项辨析

选项 A 正确:端口实测一微伏,源阻抗与输入阻抗同为五十欧,电动势为二微伏,二微伏对应的电压电平就是六 dBμV。

选项 B 错误:负二 dBμV 意味着电压不到一微伏,具体约为零点七九微伏的电动势、零点四微伏的端口电压,与本题条件不符。它多半是把分压关系按反方向代入的结果。

选项 C 错误:三 dBμV 是把功率口径里翻倍等于三分贝的规则错用到电压上的产物。电压翻倍记六分贝,三 dBμV 只相当于约一点四一微伏,量值也对不上。

选项 D 错误:零 dBμV 是直接把端口实测的一微伏当作电动势代入的结果。它恰恰漏掉了灵敏度定义中的电动势这一层,是本题最常见的误解,也是出题人专门设下的对照项。

容易混的两组概念

第一组是端口电压与电动势。凡题目说在输入端口处测得,给的就是端口电压,必须乘二才是灵敏度所需的电动势;凡题目直接说信号源电动势,则无须换算。判据只有一句:看测量点在源内阻的里面还是外面。

第二组是电压电平与功率电平。同样在五十欧系统里,一微伏对应的功率电平是负一百零七 dBm,两者的关系是 dBm 等于 dBμV 减一百零七。换算成 dBmV 时,参考电压从一微伏换成一毫伏,数值比 dBμV 小六十分贝。

应试要点

端口一微伏、源与负载同为五十欧,电动势翻倍到二微伏;二微伏的电压电平是六 dBμV。记牢三条刻度:电压翻倍六分贝,翻十倍二十分贝,dBμV 减一百零七得到五十欧下的 dBm。

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