Unități de intensitate de câmp

„Care este diferența dintre dBu, dBm, dBuV și alte unități? Există o mare confuzie atunci când inginerii, tehnicienii și vânzătorii de echipamente vorbesc despre unitățile de câștig de antenă și puterea de câmp. Oamenii din diferite discipline ale industriei de telecomunicații radio vădVorbesc diferite limbi și majoritatea oamenilor nu sunt multilingve. ----- FMUSER " 

# Unități de câștig de antenă
În timp ce rezistența câmpului în orice locație este independentă câștigul antenei, tensiunea primită la receptor nu este. Prin urmare, să luăm în considerare primul câștig de antenă

Câștigul poate fi exprimat fie ca un multiplicator de putere, fie în dB. Câștigul antenei menționat în dB se referă fie la un izotrop sau la un dipol cu ​​jumătate de undă. Industria cuptor cu microunde a stabilit în mod universal convenția privind câștigul antenei de raportare în dBi (referit la izotrope). Industria mobilă terestră are aproape universal câștig de antenă ca dBd (referit la un dipol cu ​​jumătate de undă, mai degrabă decât izotropic.) 

Vezi de asemenea: >> Care este diferența dintre „dB”, „dBm” și „dBi”?  

Când un producător listează un câștig ca dB, în general, puteți presupune că câștigul referit este dBd. Producătorii de antene de difuzare se referă în mod obișnuit la un câștig multiplicator în cazul în care puterea de intrare a antenei este înmulțită cu acest câștig pentru a produce puterea radiată eficientă.

Cea mai simplă antenă este un radiator izotrop. Aceasta este o antenă teoretică care radiază același nivel de energie în toate direcțiile atunci când se aplică energie la antenă. Chiar dacă acest tip de antenă nu poate fi construit efectiv, utilizarea conceptului oferă un standard uniform în raport cu care performanțele tuturor antenelor fabricate pot fi calibrate și comparate.

Figura 1: Dipol cu ​​jumătate de undă vs. antenă izotropă

O antenă care poate fi construită cu ușurință este un dipol cu ​​jumătate de undă. O jumătate de lungime de undă dipol antena are un câștig de 2.15 dB mai mare decât o antenă izotropă. Dipolul concentrează energia în anumite direcții, astfel încât radiația în acele direcții este mai mare decât radiația de la o sursă izotropă cu aceeași putere de intrare.

Vezi de asemenea: >> Este mai mult câștig de antenă mai bun?

Prin urmare, câștigul unei antene la care se face referire la un radiator izotropic este câștigul referit la un dipol de jumătate de undă plus 2.15 dB:

Așa cum se arată în Figura 1 (și Figura 2), o antenă direcțională (inclusiv un dipol cu ​​jumătate de undă) poate fi considerată a concentra energia disponibilă în antenă, focalizând energia radiată de la antenă în direcția dorită. Energia radiată în direcția / direcțiile dorite este crescută prin reducerea energiei radiate în alte direcții.

De exemplu, un tablou colinar de patru antene dipol va avea de obicei un câștig de 6 dBd. Aceeași antenă va avea un câștig de 8.15 dBi (referit la izotrop).

Figura 2: Câștig în dBd vs. dBi

Vezi de asemenea: >> Sfaturi despre măsurarea câștigului antenei 

Schemele antenei direcționale sunt uneori reprezentate ca un câștig în dB peste un dipol cu ​​jumătate de undă. Alte modele sunt prezentate ca o tensiune de câmp relativă. Acestea sunt direct transferabile atâta timp cât se știe câștigul absolut în dBd sau dBi a lobului major al antenei. Ecuația este următoarea:


în cazul în care:
● G este câștigul în dB pe un anumit azimut

● Gm este câștigul maxim de putere în dB referit la un dipol cu ​​jumătate de undă

● Rv este tensiunea relativă a câmpului pentru azimutul particular

●Pentru a converti valoarea câștigului (în dB) pe un anumit azimut într-o valoare relativă a câmpului, utilizați următoarea ecuație:


Când se cunoaște puterea maximă eficientă radiată și tensiunea relativă a câmpului pe un anumit azimut, puterea eficientă radiată a acelui azimut se calculează din următoarea ecuație:

în cazul în care:
● Rp este puterea eficientă radiată pe un anumit azimut (în wați, kW etc.)

● P este puterea eficientă radiată în lobul principal (max) în planul orizontal (în wați, kW etc.)

Vezi de asemenea:>> Teoria de bază a antenei: dBi, dB, dBm dB (mW)

Unități de intensitate de câmp
Există, de asemenea, o mare confuzie în vocabularul pentru puterea de câmp (denumită și intensitate de câmp). Valorile sunt exprimate frecvent în dBu, dBµV și dBm. Fiecare unitate are atât merit, cât și utilizare comună în anumite discipline din industria comunicațiilor radio. Cu toate acestea, confuzia pe scară largă cu privire la modul în care acestea se raportează între ele provoacă atât frustrare, cât și neînțelegeri cu privire la proiectarea sistemului și la performanța reală. Următorii termeni vor fi discutați pe termen lung.

● dBu este E (intensitatea câmpului electric) întotdeauna în decibeli peste un microvolt / metru (dBµV / m)

● dBµV (folosind litera greacă µ ["mu"] în loc de u) este tensiunea exprimată în dB peste un microvolt într-o impedanță de încărcare specifică; în telefonul mobil și în difuzare este de obicei 50 ohmi.

● dBm este un nivel de putere exprimat în dB peste un milionwatt

# Intensitate de câmp electric
Unitatea de intensitate a câmpului electric dBu este unitatea folosită pe scară largă de Comisia Federală de Comunicare atunci când se referă la rezistența câmpului. Puterea adevărată a câmpului electric este întotdeauna exprimată într-o valoare relativă a volților / contorului - niciodată în volți sau miliți. Intensitatea câmpului electric este independentă de frecvență, câștig de antenă de recepție, antenă de recepție impedanță și primirea transmisie pierderea liniei. Prin urmare, această măsură poate fi utilizată ca o măsură absolută pentru descrierea zonelor de servicii și compararea diferitelor facilități de transmitere, independent de numeroasele variabile introduse de diferite configurații ale receptorului.

Atunci când o cale are o linie de vedere neobstrucționată și nicio obstrucție nu se încadrează în 0.5 din prima zonă Fresnel, ceea ce ar introduce o atenuare suplimentară, rezistența câmpului electric primit va aproxima cea a spațiului liber și poate fi calculată din următoarea ecuație:

în cazul în care:
● ERP este exprimat în dB peste 1 kW

● d este distanța exprimată în kilometri

Vezi de asemenea: >> Înțelegerea bazelor câștigului antenei

# Tensiune și putere recepționată
Cu toate ca calcule puterea câmpului electric sunt independente de caracteristicile receptorului menționate mai sus, predicțiile de tensiune și puterea primită furnizate la intrarea unui receptor trebuie să țină cont de fiecare dintre acești factori. Corelația dintre puterea electrică a câmpului și tensiunea aplicată la intrarea receptorului este imposibilă decât dacă toate informațiile enumerate mai sus sunt cunoscute și luate în considerare în proiectarea sistemului.

Când se aplică exact aceleași condiții (traseu, frecvență, putere radiată efectivă etc.) în circumstanțe identice, următoarele ecuații vor permite proiectantului de sistem să se traduce între diferitele sisteme cu încredere deplină.

Rezistența câmpului în funcție de tensiunea recepționată, câștigul și frecvența antenei receptoare atunci când este aplicată unei antene a căror impedanță este de 50 ohmi poate fi exprimată ca:


Rezolvată pentru tensiunea recepționată, această ecuație devine:

Pentru calcule de putere și tensiune într-o sarcină de 50 ohmi:

Înlocuirea valorii câmpului pentru tensiunea de la echivalent. 7:

Rețineți că ecuația mai generală pentru valori ale impedanței (Z), alta decât 50Ω este:

Și înlocuirea valorii câmpului pentru tensiunea de la echivalent. 7:

în cazul în care:
● Gr este câștigul izotrop al antenei receptoare

● Z este impedanța sistemului în Ohms

Atunci când un "contur de forță de câmp" este reprezentat și identificat în dBm sau microvolți (dBµV), este important să cunoaștem aceste valori ale frecvenței și câștigului de antenă. Utilizatorul trebuie să înțeleagă că astfel de „contururi” sunt valabile doar pentru o singură frecvență și câștigul antenei receptoare utilizat pentru predicție. Există, de asemenea, o pierdere fixă ​​în linia de transmisie a antenei receptoare - se presupune adesea că este fără pierderi.

Din aceste motive, astfel de „contururi” sunt ambigue ca previziunile de acoperire, atunci când toate câștigurile de antenă primitoare și pierderile de linie de transmisie nu sunt identice pentru toți receptorii. Pentru a determina nivelul de rezistență al câmpului necesar pentru a primi în mod adecvat un semnal transmis, folosiți ecuația 6 de mai sus, ținând cont de frecvența, câștigul antenei de primire și nivelul necesar de tensiune al receptorului pentru nivelul dorit de liniște din receptor.

Vezi de asemenea: >> Ce este VSWR: Rata de undă permanentă a tensiunii 

Aceste prognoze sunt pentru tensiunea la bornele antenei. Nivelurile reale de tensiune și putere la intrarea receptorului trebuie să țină seama de pierderea suplimentară prezentă în linia de transmisie receptoare. Această pierdere a semnalului este deosebit de critică la frecvențe înalte când cablurile sunt lungi.

Figura 3: Câmp electric și retensiune și putere încetată

Figura 3 sintetizează relația dintre puterea câmpului electric și tensiunea și puterea la bornele de intrare ale receptorului.

Rezistența câmpului electric (în dBu) este doar o funcție a:

● Transmițător putere radiație eficientă.

● Distanța de emițător.

● Pierderi cauzate de obstrucțiile terenului.

Deoarece rezistența câmpului electric este independentă de orice caracteristici ale receptorului, este un standard util pentru calcularea zonelor de acoperire.

Câmpul electric induce o tensiune în antenă, transferând puterea în antenă. Tensiunea (dBµV) la bornele antenei este o funcție a câștigului antenei pentru frecvența particulară luată în considerare. Puterea (dBm) disponibilă la terminalele antenei este, de asemenea, o funcție a impedanței antenei (de obicei 50 Ohms).

Linia de transmisie (de obicei cablul coaxial sau ghidul de undă) conectează bornele antenei la bornele de intrare ale receptorului. Tensiunea și puterea la bornele de intrare ale receptorului sunt reduse prin pierderea acestei linii de transmisie. Pierderile de linie de transmisie funcționează în funcție de mărimea și tipul liniei de transmisie și frecvența de operare. În plus, alte pierderi afectează puterea transferată terminalelor de intrare ale receptorului. Vedeți „Valori tipice de pierdere” din secțiunea Referințe tehnice pentru mai multe informații despre pierderile din interiorul vehiculelor, pierderile datorate apropierii corpului cu receptoarele portabile etc.

Vezi de asemenea: >> Care este diferența dintre AM și FM? 

#Concluzie
Concluzia evidentă din aceste informații este că sistemele de recepție cu câștiguri de antenă diferite necesită valori semnificativ diferite ale rezistenței câmpului electric pentru o funcționare corectă. Un contur al zonei de serviciu (în dBµV sau dBm) calculat pentru un receptor mobil cu o antenă de acoperiș montată permanent cu câștig ridicat poate fi înșelător pentru utilizatorii cu unități de mână de antenă cu câștig redus.

Pe baza echipamentului propus și ecuațiile de mai sus, proiectantul de sistem poate acum calcula puterea reală a câmpului necesară pentru orice sistem de recepție. Funcționarea receptoarelor în zonele în care rezistența câmpului îndeplinește sau depășește nivelul de proiectare al echipamentului poate avea performanțe satisfăcătoare ale sistemului. Secțiunea de referință tehnică a grilelor de intensitate de câmp discută conversia valorilor de intensitate a câmpului electric (calculate în dBu cu TAP) în alte unități pentru a complota direct în dBm sau dBµV.

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje