ボクにもわかる地上デジタル - 地デジ基礎編 - デシベルの変換 　　　　　　　　　　　　　　(作成:2004年04月)　　　　　　地デジTopへ戻る 　　　　　　　　　　　　　　(更新:2005年09月) 開放端電圧と負荷端(終端)電圧 　　電圧を電力で表すには、まず、終端抵抗の考え方が必要になります。電圧と 　　は、高周波電流を流すための電位の差です。乾電池に何も繋がないと電流も 　　流れなければ、電池が消耗することも無いのと同様に、高周波であっても、 　　下左図のように何も繋がない(開放状態)では、電流が流れないので、電力も 　　生じません 　　ところが、右図のように終端抵抗を接続すると、電圧が終端抵抗にかかり、 　　電流が流れ、電力が生じます。 　　　　　　　┌────○　　　　　　┌────○────┐ 　　　　　　　│　　　　↑　　　　　　│　　　　↑　　　　│ 　　　信号源↑◎　　　　│　　　　　↑◎　　　　│　　　　■終 　　　　　　　│出　　　開放端電圧　　│出　負荷端電圧　　■端 　　　　　　　■力　　　│　　　　　　■力　　　│　　　　■抵 　　　　　　　■抵　　　│　　　　　　■抵　　　│　　　　│抗 　　　　　　　■抗　　　↓　　　　　　■抗　　　↓　　　　│ 　　　　　　　└────○　　　　　　└────○────┘ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　※終端抵抗とはダミー抵抗のことです。 　　また、高周波信号には信号源と終端のインピーダンス(抵抗値)が異なると 　　電流が流れないという特徴があります。右図において、信号源側の出力抵抗 　　と、終端抵抗の値が異なると、高周波信号は終端抵抗の手前で、反射が起こり、 　　信号源に逆戻りしてしまい、全ての電力を終端抵抗に伝えることが出来ない 　　のです。 　　ここで、開放端電圧と負荷端電圧には違いが生じます。簡単のため、信号源 　　が100V、出力抵抗と終端抵抗が50Ωとします。開放端電圧は電流が流れない 　　ため、100Vの電圧がかかっていますが、負荷終端電圧は、出力抵抗と終端抵 　　抗の合計100Ωに接続され1Aの電流が50Ωの終端抵抗に流れるので、50Vの電 　　圧に減ってしまいます。つまり、負荷端電圧は開放端電圧の半分になります。 　　 　　　　　　　　　負荷端(終端)電圧[V]　＝　開放端電圧[V]／２ 　　　　　　　　負荷端(終端)電圧[dBuV] ＝　開放端電圧[dBuV]−６ 　　ここでは、終端抵抗と書きましたが、これは、受信機の回路でも同様です。 　　終端抵抗を受信機の回路に置き換えると、終端抵抗に生じていた電力と同じ 　　電力が受信機に入力されることになります。 　　また、通常、受信機は75Ωの入力インピーダンスになっています。 　　開放端電圧を使用するか負荷端電圧を使用するかは、システムによって異な 　　ります。地上デジタルのような放送機器では、負荷端電圧を使用するようで 　　す。 dBμＶ→dBm 　　電圧から電力への変換を行います。電圧には、開放端電圧と負荷端電圧が 　　ありますので、それぞれ、変換式が異なることになります。 　　負荷端電圧1uVが75Ωの終端抵抗にかかっている場合は、電圧の二乗を終端 　　抵抗で除算すればよいので、次のようになります。 　　　　負荷端電圧　0dBuV(LOAD) → 10*log((1e-6)^2/75*1000) dBm(75Ω) 　　　　　　　　　　　　　　　　＝ -108.75 dBm(75Ω) 　　次に、開放端電圧について、考えます。上式から負荷端電圧0dBuV(LOAD)とは、 　　信号源から約-109dBmの電力が出力され、その約-109dBmの電力を終端抵抗で 　　消費していることを表しています。この状態から終端抵抗を取り外すと、信 　　号源の出力電圧は、前々式より２倍の6dBuVになります。 　　したがって、開放端電圧0dBuV(EMF)は-109dBmよりも6dB低い、約-115dBmで 　　あることが分かります。 　　以下に、開放端電圧の正確な値を記します。開放端電圧1uVに負荷を繋いだ 　　ときの負荷端電圧は、前々式より、半分の0.5uVですから、負荷が消費する 　　電力は以下のとおりになります。 　　　　開放端電圧　0dBuV(EMF)　→ 10*log((1e-6/2)^2/75*1000) dBm(75Ω) 　　　　　　　　　　　　　　　　＝ -114.77 dBm(75Ω) 　　ここで、仮に0dBmの電力が入力された場合、負荷端電圧は約109dBuVとなり、 　　開放端電圧は約115dBuVとなり、開放端電圧の方が６ｄＢ高いことが確認で 　　きます。 　　また、測定器などはインピーダンスが50Ωの場合が多いので、50Ωについて 　　も、計算しておきます。 　　　　負荷端電圧　0dBuV(LOAD) → 10*log((1e-6)^2/50*1000) dBm(50Ω) 　　　　　　　　　　　　　　　　＝ -106.99 dBm(50Ω) 　　　　開放端電圧　0dBuV(EMF)　→ 10*log((1e-6/2)^2/50*1000) dBm(50Ω) 　　　　　　　　　　　　　　　　＝ -113.01 dBm(50Ω) 　　なお、電力は電圧の２乗の関係があるため、電圧のdBは電力のdBのdBで２倍 　　の違いがあります。例えば、電力で２倍は３ｄＢだが、電圧の２倍は６ｄＢ 　　になることに注意が必要です。 関連ページ 　　基礎編 - デシベル　　　　デシベル[dB] 電力[dBm] 　　基礎編 - 電界強度の変換　アンテナ実効長 dBμV/m→dBm 　　基礎編 - 公式と定数　　　光速 透磁率 誘電率 VSWR 反射係数 地デジTopへ戻る