Jednotky intenzity pole

„Jaký je rozdíl mezi dBu, dBm, dBuV a ostatními jednotkami? Když inženýři, technici a prodejci zařízení hovoří o jednotkách zisku antény a intenzitě pole, dochází k velkému zmatku. Lidé v různých oborech rádiového telekomunikačního průmyslu vidím mluvit různými jazyky a většina lidí není mnohojazyčných. ----- FMUSER “ 

# Jednotky zisku antény
Zatímco síla pole v kterémkoli místě je nezávislá zisk antény, přijaté napětí v přijímači není. Zvažme proto nejprve zisk antény

Zisk může být vyjádřen jako multiplikátor výkonu nebo v dB. Zisk antény uvedený v dB se vztahuje buď na izotropní, nebo na poloviční vlnový dipól. Mikrovlnný průmysl všeobecně zavedl konvenci hlášení zisku antény v dBi (odkazováno na izotropní). Průmysl pozemních mobilů téměř všeobecně vyjádřil zisk antény jako dBd (odkazoval se spíše na půlvlnný dipól než na izotropní). 

Viz také: >> Jaký je rozdíl mezi „dB“, „dBm“ a „dBi“?  

Když výrobce uvede zisk jako dB, můžete obecně předpokládat, že referenční zisk je dBd. Výrobci vysílací antény obvykle označují multiplikátorový zisk, kde je vstupní výkon antény vynásoben tímto ziskem, čímž se získá efektivní vyzařovaný výkon.

Nejjednodušší anténa je izotropní zářič. Jedná se o teoretickou anténu, která vyzařuje stejnou úroveň energie ve všech směrech, když je na anténu přivedeno napájení. I když tento typ antény nelze ve skutečnosti postavit, použití konceptu poskytuje jednotný standard, na základě kterého lze výkon všech vyrobených antén kalibrovat a porovnat.

Obrázek 1: Polovlnný dipól vs. izotropní anténa

Anténa, kterou lze snadno postavit, je dipól s poloviční vlnovou délkou. Půl vlnová délka dipól má zisk 2.15 dB větší než izotropní anténa. Dipol soustřeďuje energii v určitých směrech, takže záření v těchto směrech je větší než záření z izotropního zdroje se stejným vstupním výkonem.

Viz také: >> Je více antény lepší?

Zisk antény vztažené na izotropní zářič je tedy zisk vztažený na dipól s poloviční vlnovou délkou plus 2.15 dB:

Jak je znázorněno na obr. 1 (a obr. 2), směrovou anténu (včetně půlvlnného dipólu) lze považovat za koncentraci dostupné energie přiváděné do antény a zaostřování energie vyzařované z antény do požadovaného směru. Energie vyzařovaná v požadovaném směru (směrech) se zvyšuje snížením energie vyzařované v jiném směru (směrech).

Například kolineární pole čtyř dipólových antén bude mít obvykle zisk 6 dBd. Stejná anténa bude mít zisk 8.15 dBi (vztaženo na izotropní).

Obrázek 2: Zisk v dBd vs. dBi

Viz také: >> Tipy pro měření zisku antény 

Směrové anténní vzory jsou někdy vykresleny jako zisk v dB nad půlvlnovým dipólem. Ostatní vzorce jsou zobrazeny jako relativní napětí pole. Jsou přímo přenosné, pokud člověk zná absolutní zisk hlavního laloku antény v dBd nebo dBi. Rovnice je následující:


kde:
● G je zisk v dB na konkrétním azimutu

● Gm je maximální zisk výkonu v dB vztažený na půlvlnný dipól

● Rv je relativní napětí pole pro konkrétní azimut

●Chcete-li převést hodnotu zisku (v dB) na konkrétním azimutu na relativní hodnotu pole, použijte následující rovnici:


Když je znám maximální efektivní vyzařovaný výkon a relativní napětí pole na konkrétním azimutu, vypočte se efektivní vyzařovaný výkon na tomto konkrétním azimutu z následující rovnice:

kde:
● Rp je efektivní vyzařovaný výkon na konkrétním azimutu (ve wattech, kW atd.)

● P je efektivní vyzařovaný výkon v hlavním laloku (max.) V horizontální rovině (ve wattech, kW atd.)

Viz také:>> Základní teorie antén: dBi, dB, dBm dB (mW)

Jednotky intenzity pole
Ve slovní zásobě je také velké množství nejasností ohledně intenzity pole (nazývané také intenzita pole). Hodnoty jsou obvykle vyjádřeny v dBu, dBµV a dBm. Každá jednotka má zásluhy i společné použití v určitých disciplínách průmysl rádiových komunikací. Rozsáhlý zmatek o tom, jak se vztahují jeden k druhému, však způsobuje frustrace i nedorozumění ohledně návrhu systému a skutečného výkonu. Následující pojmy budou podrobně diskutovány.

● dBu je E (intenzita elektrického pole) vždy v decibelech nad jedním mikrovoltem / metr (dBµV / m)

● dBµV (pomocí řeckého písmene µ ["mu"] místo u) je napětí vyjádřené v dB nad jedním mikrovoltem na specifickou impedanci zátěže; v pozemních mobilech a vysílání je to obvykle 50 ohmů.

● dBm je úroveň výkonu vyjádřená v dB nad jedním miliwattem

# Intenzita elektrického pole
Jednotka dBu intenzity elektrického pole je jednotka používaná značně Federální komunikační komisí, když se odkazuje na intenzitu pole. Skutečná síla elektrického pole je vždy vyjádřena v nějaké relativní hodnotě voltů / metr - nikdy ve voltech nebo miliwattech. Intenzita elektrického pole je nezávislá na frekvenci, zisku antény, antény impedance a přijímání přenos ztráta linky. Toto opatření může být proto použito jako absolutní míra pro popis oblastí služeb a porovnání různých vysílacích zařízení nezávislých na mnoha proměnných zavedených různými konfiguracemi přijímačů.

Pokud cesta nemá překážku a žádné překážky nespadají do 0.5 první Fresnelovy zóny, což by způsobilo další zeslabení, přijatá síla elektrického pole se bude přibližovat intenzitě volného prostoru a lze ji vypočítat z následující rovnice:

kde:
● ERP je vyjádřen v dB nad 1 kW

● d je vzdálenost vyjádřená v kilometrech

Viz také: >> Pochopení základů anténního zisku

# Přijaté napětí a výkon
Ačkoli výpočty Síla elektrického pole je nezávislá na výše uvedených charakteristikách přijímače, předpovědi napětí a přijaté energie přiváděné na vstup přijímače musí pečlivě zohledňovat každý z těchto faktorů. Korelace mezi intenzitou elektrického pole a napětím přivedeným na vstup přijímače je nemožná, pokud nejsou všechny výše uvedené informace známy a zohledněny v návrhu systému.

Pokud jsou na stejné okolnosti aplikovány přesně stejné podmínky (cesta, frekvence, efektivní vyzařovaný výkon atd.), Následující rovnice umožní návrháři systému překládat mezi různými systémy s naprostou jistotou.

Intenzita pole jako funkce přijímaného napětí, zisku antény a frekvence antény při aplikaci na anténu, jejíž impedance je 50 ohmů, lze vyjádřit jako:


Řešeno pro přijaté napětí, tato rovnice se stává:

Pro výpočty výkonu a napětí do zátěže 50 ohmů:

Nahrazení hodnoty pole pro napětí z ekv. 7:

Všimněte si, že obecnější rovnice pro hodnoty impedance (Z) jiné než 50Ω je:

A nahrazením hodnoty pole za napětí z ekv. 7:

kde:
● Gr je izotropní zisk přijímací antény

● Z je impedance systému v ohmech

Když je „obrys intenzity pole“ vykreslen a identifikován v dBm nebo mikrovoltech (dBµV), je důležité znát tyto hodnoty frekvence a zisku antény. Uživatel musí pochopit, že tyto "obrysy" platí pouze pro jednu frekvenci a pro zisk předpovědi se používá konkrétní zisk antény. V přenosové lince přijímací antény je také pevná ztráta - často se předpokládá, že je bezeztrátová.

Z těchto důvodů jsou takové „obrysy“ nejednoznačné jako předpovědi pokrytí, kdy všechny zisky přijímací antény a ztráty přenosové linky nejsou pro všechny přijímače totožné. K určení úrovně intenzity pole potřebné k přiměřenému příjmu vysílaného signálu použijte výše uvedenou rovnici 6, s přihlédnutím k frekvenci, zisku antény a požadované úrovni napětí přijímače pro požadovanou úroveň utlumení v přijímači.

Viz také: >> Co je VSWR: Napěťový poměr stojatých vln 

Tyto předpovědi se týkají napětí na terminálech antény. Skutečné úrovně napětí a výkonu na vstupu přijímače musí brát v úvahu dodatečnou ztrátu přítomnou v přijímajícím přenosovém vedení. Tato ztráta signálu je zvláště kritická při vysokých frekvencích, když jsou kabely dlouhé.

Obrázek 3: Elektrické pole a renapětí a výkon

Obrázek 3 shrnuje vztah mezi intenzitou elektrického pole a napětím a výkonem na vstupních svorkách přijímače.

Intenzita elektrického pole (v dBu) je funkcí pouze:

● Efektivní vyzařovaný výkon vysílače.

● Vzdálenost od vysílače.

● Ztráty způsobené překážkami v terénu.

Protože síla elektrického pole je nezávislá na jakýchkoli charakteristikách přijímače, je to užitečný standard pro výpočet oblastí pokrytí.

Elektrické pole indukuje napětí do antény a přenáší energii do antény. Napětí (dBµV) na svorkách antény je funkcí zisku antény pro konkrétní uvažovanou frekvenci. Výkon (dBm) dostupný na anténních terminálech je také funkcí impedance antény (obvykle 50 Ohmů).

Přenosové vedení (obvykle koaxiální kabel nebo vlnovod) spojuje terminály antény se vstupními terminály přijímače. Napětí a výkon na vstupních svorkách přijímače jsou sníženy ztrátou v tomto přenosovém vedení. Ztráty přenosové linky jsou funkcí velikosti a typu přenosové linky a provozní frekvence. Navíc další ztráty ovlivňují energii přenesenou na vstupní svorky přijímače. Další informace o ztrátách uvnitř vozidel, ztrátách v důsledku blízkosti těla pomocí ručních přijímačů atd. Naleznete v části „Typické hodnoty ztrát“ v části Technické reference.

Viz také: >> Jaký je rozdíl mezi AM a FM? 

#Závěr
Z této informace je zřejmý závěr, že přijímací systémy s různými zesílením antény vyžadují pro správnou funkci výrazně odlišné hodnoty intenzity elektrického pole. Obrys obslužné oblasti (v dBµV nebo dBm) vypočítaný pro mobilní přijímač s pevně namontovanou střešní anténou s vysokým ziskem může být pro uživatele s ručními anténami s nízkým ziskem zavádějící.

Na základě navrhovaného skutečného vybavení a výše uvedených rovnic může návrhář systému nyní vypočítat skutečnou intenzitu pole potřebnou pro jakýkoli konkrétní přijímací systém. Lze očekávat, že provoz přijímačů v oblastech, kde intenzita pole vyhovuje nebo překračuje konstrukční úroveň zařízení, zajistí uspokojivý výkon systému. Sekce technické referenční tabulky intenzity pole popisuje převod hodnot intenzity elektrického pole (počítáno v dBu s TAP) na jiné jednotky pro přímé vykreslování v dBm nebo dBµV.

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv