A mező intenzitási egységei

"Mi a különbség a dBu, dBm, dBuV és más egységek között? Nagyon sok a zavar, amikor a mérnökök, műszaki szakemberek és berendezések értékesítői az antennaerősség és a térerő egységéről beszélnek. A rádiókommunikációs iparág különböző tudományágainak emberei látjákkülönféle nyelveket kell beszélnem, és a legtöbb ember nem többnyelvű. ----- FMUSER " 

# Antenna nyereség egységei
Míg a térerő bármely helyszínen független a antenna nyeresége, a vett feszültség a vevőn nem. Ezért először mérlegeljük az antenna nyereségét

A nyereséget vagy teljesítmény szorzóként, vagy dB-ben lehet kifejezni. Az antennaerősítés dB-ben megadva izotrop vagy fél hullámú dipolra vonatkozik. A mikrohullámú iparág általánosan elfogadta az antenna nyereségének dBi-ben (izotropra hivatkozva) történő jelentésének konvencióját. A szárazföldi mobilipar szinte egyetemesen kifejezte az antennaerõséget dBd-ként (inkább félhullámú dipolra hivatkozva, mint izotrop). 

Lásd még: >> Mi a különbség a "dB", "dBm" és "dBi" között?  

Amikor a gyártó felsorolja a nyereséget mint dB, általában feltételezheti, hogy a hivatkozott nyereség dBd. A szétszórtantennák gyártói általában egy szorzóerősítésre utalnak, ahol az antenna bemeneti teljesítményét megszorozzuk ezzel a nyereséggel, hogy megkapjuk a tényleges sugárzott teljesítményt.

A legegyszerűbb antenna izotróp radiátor. Ez egy elméleti antenna, amely azonos irányú energiát sugároz minden irányba, amikor az antennára tápfeszültséget alkalmaznak. Annak ellenére, hogy az ilyen típusú antennákat valójában nem lehet felépíteni, a koncepció használata egységes szabványt biztosít, amellyel az összes gyártott antenna teljesítménye kalibrálható és összehasonlítható.

1. ábra: Félhullámú dipólus és izotróp antenna

Egy könnyen felépíthető antenna fél hullámhosszú dipólus. Fél hullámhossz dipól antenna 2.15 dB nyereséggel nagyobb, mint egy izotrop antenna. A dipólus az energiát bizonyos irányokba koncentrálja, úgy, hogy az ilyen irányú sugárzás nagyobb, mint az azonos bemenő teljesítményű izotrop forrásból származó sugárzás.

Lásd még: >> Jobb az antenna nyeresége?

Ezért az antenna izotróp sugárzóhoz viszonyított nyeresége megegyezik a fél hullámhosszú dipólus plusz 2.15 dB erősítésével:

Amint az az 1. ábrán (és a 2. ábrán) látható, hogy egy irányított antenna (beleértve a félhullámú dipólt) az antennába táplált rendelkezésre álló energia koncentrálására irányul, és az antennától sugárzott energia a kívánt irányba fókuszálódik. A kívánt irányba (irányokba) sugárzott energiát növeljük azáltal, hogy csökkentjük valamely más irányba (irányokba) sugárzott energiát.

Például egy négy dipólantenna egy kolináris sorozatának erősítése általában 6 dBd. Ugyanazon antenna nyeresége 8.15 dBi (izotropra vonatkoztatva).

2. ábra: Növekedés dBd-ben vs. dBi

Lásd még: >> Tippek az antennaerősség-méréshez 

Az irányított antenna mintázatait néha dB-ben kifejezett nyereségként ábrázolják egy félhullámú dipól fölött. Más mintákat relatív terepi feszültségként mutatunk be. Ezek közvetlenül átvihetők, amíg megismerjük az antenna fő lebenyének abszolút nyereségét dBd vagy dBi-ben. Az egyenlet a következő:


ahol:
● G egy dózis növekedése egy adott azimuton

● Gm a maximális teljesítménynövekedés dB-ben egy félhullámú dipolhoz viszonyítva

● Rv az adott azimut relatív terepi feszültsége

●Egy adott azimut nyereségértékének (dB-ben) relatív mezőértékre való konvertálásához használja a következő egyenletet:


Ha egy adott azimut maximális effektív sugárzott teljesítménye és relatív terepi feszültsége ismert, akkor az adott azimut effektív sugárzott teljesítményét az alábbi egyenlettel kell kiszámítani:

ahol:
● Rp az effektív sugárzott teljesítmény egy adott azimuton (wattban, kW-ban stb.)

● P a tényleges sugárzott teljesítmény a nagy lebenyben (max) a vízszintes síkban (wattban, kW-ban stb.)

Lásd még:>> Antennaelmélet: dBi, dB, dBm dB (mW)

A mezőintenzitás egységei
Nagyon sok a zavar a térerősség szókincsében (más néven a mező intenzitása). Az értékeket általában dollárban fejezik ki dBu, dBµV és dBm. Az egyes egységeknek érdemeikkel és közös használatuk van a bizonyos tudományágakban rádiókommunikációs ipar. Az egymással való viszonyuk terén elterjedt zavar azonban frusztrációt és félreértéseket okoz mind a rendszer kialakításában, mind a tényleges teljesítményben. A következő fogalmakat részletesen tárgyaljuk.

● dBu E (elektromos térerősség) mindig decibelben, egy mikrovolt / méter felett (dBµV / m)

● dBµV (görög betű u ("mu") nevével u helyett) feszültség dB-ben kifejezve, egy mikrovolt felett egy adott terhelési impedanciára; a szárazföldi mobil és sugárzott műsorban ez általában 50 ohm.

● dBm: egy milliwatt feletti dB-ben kifejezett teljesítményszint

# Elektromos mező intenzitása
A dBu elektromos térerősség-egységet a Szövetségi Kommunikációs Bizottság széles körben használja, amikor a térerőre utal. A valódi elektromos erő erősségét mindig valamely volta / méter relatív értékében fejezik ki - soha nem volt voltban vagy milliwattban. Az elektromos térerősség független a frekvenciától, az antenna erősítésétől, a fogadó antennától impedancia és fogadás átvitel vonalvesztés. Ezért ez a mérték abszolút mértékként használható a szolgáltatási területek leírására és a különféle adási lehetőségek összehasonlítására, függetlenül a különböző vevőkonfigurációk által bevezetett sokféle változótól.

Ha egy útnak nincs akadálya a látóvonallal, és az első Fresnel-zónától 0.5-re nem esik akadály, amely további csillapítást vezetne be, a kapott elektromos mező erőssége megközelíti a szabad tér erősségét, és az alábbi egyenletből számítható:

ahol:
● Az ERP dB-ben van kifejezve, 1 kW felett

● d a távolság kilométerben kifejezve

Lásd még: >> Az antennaerősítési alapok megértése

# Fogadott feszültség és teljesítmény
Bár számítások Az elektromos térerősség független a vevő fent említett jellemzőitől, a vevő bemenetére juttatott feszültség és a vett teljesítmény előrejelzésekor gondosan figyelembe kell venni ezeket a tényezőket. Az elektromos térerősség és a vevő bemenetére alkalmazott feszültség közötti korreláció lehetetlen, kivéve, ha a fent felsorolt ​​összes információ ismert és figyelembe veszi a rendszer kialakítását.

Amikor pontosan ugyanazokat a feltételeket (út, frekvencia, tényleges sugárzott teljesítmény stb.) Kell alkalmazni azonos körülmények között, a következő egyenletek lehetővé teszik a rendszer tervezőjének, hogy teljes bizalommal fordítson a különböző rendszerek között.

A térerősség a vett feszültség, a fogadó antenna nyereségének és frekvenciájának függvényében, ha egy olyan antennára alkalmazunk, amelynek impedanciája 50 ohm, kifejezhető:


A vett feszültségre megoldva ez az egyenlet:

50 ohm terhelésű teljesítmény és feszültség kiszámításához:

A feszültség mezőértékének helyettesítése az Eq értékről. 7:

Vegye figyelembe, hogy az impedancia (Z) értékének általánosabb egyenlete (50):

És helyettesíti a mező értékét az Eq feszültségtől. 7:

ahol:
● Gr a vevőantenna izotróp nyeresége

● Z a rendszer impedanciája Ohm-ban

Amikor egy "térerősség-kontúr" ábrázolása és meghatározása dBm-ben vagy mikrovoltokban (dBµV) van, fontos, hogy megismerjük ezeket a frekvencia és az antennaerősség értékeit. A felhasználónak meg kell értenie, hogy az ilyen "kontúrok" csak egy frekvenciára érvényesek és az előrejelzéshez használt vevőantenna nyereségére. Ráadásul rögzített veszteség van a vevőantenna átviteli vonalában - gyakran veszteségmentesnek tekintik.

Ezen okok miatt az ilyen "körvonalak" kétértelműek, mint a lefedettség előrejelzései, amikor az összes fogadó antenna nyereség és az átviteli vonal vesztesége nem azonos az összes vevővel. Az átadott jel megfelelő vételéhez szükséges térerősség szintjének meghatározásához használja a fenti 6. egyenletet, figyelembe véve a frekvenciát, a fogadó antenna nyereségét és a vevő feszültségének szükséges szintjét a rádióerősítő kívánt nyugalmi szintjéhez.

Lásd még: >> Mi a VSWR: A feszültség állandó hullámaránya? 

Ezek az előrejelzések az antenna csatlakozóinak feszültségére vonatkoznak. A vevő bemeneti tényleges feszültség- és teljesítményszintjeinél figyelembe kell venni a vevő átviteli vonalon jelentkező további veszteségeket. Ez a jelvesztés különösen kritikus magas frekvenciákon, ha hosszú kábelek.

3. ábra: Elektromos tér és remegkapott feszültség és teljesítmény

A 3. ábra összefoglalja az elektromos térerősség, valamint a vevő bemeneti csatlakozóinak feszültsége és teljesítménye közötti kapcsolatot.

Az elektromos térerősség (dBu-ban) csak az alábbiak függvénye:

● Az adó tényleges sugárzott teljesítménye.

● Távolság az adóegységtől.

● A terepi akadályokból származó veszteségek.

Mivel az elektromos mező erőssége független a vevő tulajdonságaitól, ez hasznos szabvány a lefedettségi területek számításához.

Az elektromos mező feszültséget indukál az antennában, és továbbítja az energiát az antennába. Az antenna kivezetésein a feszültség (dBµV) az antenna nyereségének függvénye az adott frekvenciára. Az antenna csatlakozóin rendelkezésre álló teljesítmény (dBm) az antenna impedanciájának (általában 50 Ohm) függvénye is.

Az átviteli vonal (általában koaxiális kábel vagy hullámvezető) az antenna csatlakozóit köti össze a vevő bemeneti csatlakozóival. A vevő bemeneti csatlakozóinál a feszültséget és a teljesítményt csökkenti ezen átviteli vezeték vesztesége. A távvezeték vesztesége a távvezeték méretétől és típusától, valamint az üzemi frekvenciától függ. Ezenkívül egyéb veszteségek befolyásolják a vevő bemeneti csatlakozóira továbbított energiát. A járművek belsejében fellépő veszteségekről, a karosszéria-vevőkészülékek karosszéria közelségéből adódó veszteségekről lásd a „Tipikus veszteségértékek” című részt a Műszaki referencia szakaszban.

Lásd még: >> Mi a különbség az AM és az FM között? 

#Következtetés
Ezen információ nyilvánvaló következtetése az, hogy a különféle antennaerősítésekkel rendelkező vevőrendszereknek a megfelelő működéshez lényegesen eltérő elektromos térerősség-értékekre van szükségük. A nagy erősítésű, állandóan rögzített tetőantennával rendelkező mobil vevőhöz kiszámított szolgáltatási terület kontúrja (dBµV vagy dBm-ben) félrevezető lehet az alacsony erősítésű antennával rendelkező kézi egységeket használók számára.

A javasolt tényleges berendezés és a fenti egyenletek alapján a rendszer tervezője kiszámíthatja az adott fogadó rendszerhez szükséges tényleges térerősséget. A vevőkészülékek működtetése olyan területeken, ahol a térerő megfelel vagy meghaladja a berendezés tervezési szintjét, elvárható, hogy kielégítő rendszerteljesítményt biztosítson. A Field Intensity Grids műszaki referencia szakasz tárgyalja az elektromos erő intenzitás értékeinek átalakítását (dBu-ban TAP-val számolva) más egységekké, közvetlenül a dBm-ben vagy dBµV-ben történő ábrázoláshoz.

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista