Lauka intensitātes vienības

"Kāda ir atšķirība starp dBu, dBm, dBuV un citām vienībām? Ir daudz neskaidrību, kad inženieri, tehniķi un iekārtu pārdevēji runā par antenas pastiprinājuma un lauka intensitātes vienībām. Cilvēki dažādās radiosakaru nozares disciplīnās redzEs runāju dažādās valodās, un vairums cilvēku nav daudzvalodu. ----- FMUSER " 

# Antenas ieguvuma vienības
Lai gan lauka stiprums jebkurā vietā nav atkarīgs no antena pieaugums, saņemtā sprieguma pie uztvērēja nav. Tāpēc vispirms apsvērsim antenas ieguvumu

Pieaugumu var izteikt kā jaudas reizinātāju vai dB. Antenas pastiprinājums, kas izteikts dB, attiecas vai nu uz izotropisku, vai uz pusviļņa dipolu. Mikroviļņu rūpniecība ir vispārēji noteikusi vienošanos ziņot par antenas pieaugumu dBi (atsaucoties uz izotropiem). Sauszemes mobilo sakaru nozare antenas pieaugumu gandrīz vispārēji izsaka kā dBd (atsaucas uz pusviļņa dipolu, nevis uz izotropiem). 

Skatīt arī: >> Kāda ir atšķirība starp "dB", "dBm" un "dBi"?  

Ja ražotājs uzskaita ieguvumu kā dB, parasti var pieņemt, ka minētais pieaugums ir dBd. Apraides antenu ražotāji parasti atsaucas uz reizinātāja pastiprinājumu, kad antenas ieejas jauda tiek reizināta ar šo pieaugumu, lai iegūtu efektīvo izstaroto jaudu.

Vienkāršākā antena ir izotropiskais radiators. Šī ir teorētiska antena, kas izstaro vienādu enerģijas līmeni visos virzienos, kad antenai tiek pielietota enerģija. Pat ja šāda veida antenu faktiski nevar uzbūvēt, koncepcijas izmantošana nodrošina vienotu standartu, ar kuru var kalibrēt un salīdzināt visu ražoto antenu veiktspēju.

1. attēls: Pusviļņu dipols pret izotropisko antenu

Antena, kuru var viegli uzbūvēt, ir pusviļņa dipols. Pusviļņa garums dipola antena ir palielinājums par 2.15 dB lielāks nekā izotropā antena. Dipols koncentrē enerģiju noteiktos virzienos tā, ka starojums šajos virzienos ir lielāks nekā izotropā avota starojums ar tādu pašu ieejas jaudu.

Skatīt arī: >> Vai vairāk antenas ir labāks?

Tāpēc antenas palielinājums, kas attiecas uz izotropisko radiatoru, ir pieaugums, kas attiecas uz pusviļņa dipolu plus 2.15 dB:

Kā parādīts 1. attēlā (un 2. attēlā), var uzskatīt, ka virziena antena (ieskaitot pusviļņu dipolu) koncentrē antenā esošo enerģiju, koncentrējot no antenas izstaroto enerģiju vēlamajā virzienā. Vēlamo (-o) virzienā (-os) izstarotā enerģija tiek palielināta, samazinot citā (-ās) virzienā (-os) izstaroto enerģiju.

Piemēram, četru dipola antenu kolineārajam blokam parasti ir 6 dBd pastiprinājums. Šīs pašas antenas ieguvums būs 8.15 dBi (atsauce uz izotropisko).

2. attēls: Pieaugums dBd pret. dBi

Skatīt arī: >> Padomi par antenas pastiprinājuma mērīšanu 

Virziena antenas modeļus dažreiz attēlo kā palielinājumu dB virs pusviļņu dipola. Citi modeļi ir parādīti kā relatīvais lauka spriegums. Tos var tieši nodot, ja vien ir zināms antenas galvenās daivas absolūtais ieguvums dBd vai dBi. Vienādojums ir šāds:


kur:
● G ir palielinājums dB uz konkrētu azimutu

● Gm ir maksimālais jaudas pieaugums dB, atsaucoties uz pusviļņu dipolu

● Rv ir relatīvā lauka spriegums konkrētajam azimutam

●Lai konkrētā azimuta guvuma vērtību (dB) pārveidotu par relatīvo lauka vērtību, izmantojiet šādu vienādojumu:


Kad ir zināma maksimālā faktiskā izstarotā jauda un relatīvā lauka spriegums noteiktam azimutam, faktisko izstaroto jaudu konkrētajam azimutam aprēķina, izmantojot šādu vienādojumu:

kur:
● Rp ir faktiskā izstarotā jauda noteiktam azimutam (vatos, kW utt.)

● P ir faktiskā izstarotā jauda galvenajā daivā (max) horizontālajā plaknē (vati, kW utt.)

Skatīt arī:>> Antenu pamatteorija: dBi, dB, dBm dB (mW)

Lauka intensitātes vienības
Lauka stipruma (ko sauc arī par lauka intensitāti) leksikā ir arī daudz neskaidrību. Vērtības parasti izsaka dBu, dBµV un dBm. Katrai vienībai ir gan nopelni, gan kopīga izmantošana dažās disciplīnās radiosakaru nozare. Tomēr plaši izplatītā neskaidrība par to, kā tie ir savstarpēji saistīti, rada gan neapmierinātību, gan pārpratumus par sistēmas dizainu un faktisko darbību. Turpmāk tiks apskatīti šādi termini.

● dBu ir E (elektriskā lauka intensitāte) vienmēr decibelos virs viena mikrovolta / metra (dBµV / m)

● dBµV (izmantojot grieķu burtu µ ["mu"], nevis u) ir spriegums, kas izteikts dB virs viena mikrovolta īpašā slodzes pretestībā; sauszemes mobilajā un apraidē tas parasti ir 50 omi.

● dBm ir jaudas līmenis, kas izteikts dB virs viena milvata

# Elektriskā lauka intensitāte
Elektriskā lauka intensitātes mērvienība dBu ir vienība, ko plaši izmanto Federālā komunikāciju komisija, atsaucoties uz lauka intensitāti. Patieso elektriskā lauka stiprumu vienmēr izsaka ar dažām relatīvām vērtībām voltos / metrs - nekad ne voltos, ne ar milvatu. Elektriskā lauka intensitāte nav atkarīga no frekvences, uztverošās antenas pastiprinājuma, uztverošās antenas pretestība un saņemšana transmisija līnijas zaudējums. Tāpēc šo mēru var izmantot kā absolūtu rādītāju, lai aprakstītu apkalpošanas apgabalus un salīdzinātu dažādas pārraides iespējas neatkarīgi no daudzajiem mainīgajiem, kurus ievieš dažādas uztvērēju konfigurācijas.

Ja ceļam ir netraucēta redzes līnija un neviena šķēršļa neietilpst 0.5 no pirmās Fresneles zonas, kas radītu papildu vājinājumu, saņemtā elektriskā lauka stiprums būs aptuveni tāds pats kā brīvā telpā, un to var aprēķināt, izmantojot šādu vienādojumu:

kur:
● ERP ir izteikts dB virs 1 kW

● d ir attālums, kas izteikts kilometros

Skatīt arī: >> Izpratne par antenas pastiprināšanas pamatiem

# Saņemtais spriegums un jauda
Kaut gan aprēķini elektriskā lauka stipruma koeficienti nav atkarīgi no iepriekšminētajiem uztvērēja parametriem, uztvērēja ieejai piegādātās sprieguma un saņemtās enerģijas prognozēs ir rūpīgi jāņem vērā katrs no šiem faktoriem. Korelācija starp elektriskā lauka stiprumu un uztvērēja ieejai izmantoto spriegumu nav iespējama, ja vien visa iepriekš minētā informācija nav zināma un ņemta vērā sistēmas projektēšanā.

Ja identiskiem apstākļiem piemēro tieši tādus pašus nosacījumus (ceļš, frekvence, faktiskā izstarotā jauda utt.), Šie vienādojumi ļaus sistēmas izstrādātājam veikt tulkojumu starp dažādām sistēmām ar pilnīgu pārliecību.

Lauka stiprumu kā saņemtā sprieguma, uztverošās antenas pastiprinājuma un frekvences funkciju, ja to piemēro antenai, kuras pretestība ir 50 omi, var izteikt šādi:


Atrisināts saņemtajam spriegumam, šis vienādojums kļūst:

Jaudas un sprieguma aprēķiniem 50 omi slodzē:

Lauka vērtības aizstāšana ar spriegumu no Eq. 7:

Ņemiet vērā, ka pretestības (Z) vērtībām, kas nav 50Ω, ir vispārīgāks vienādojums:

Un lauka vērtības aizstāšana ar spriegumu no Eq. 7:

kur:
● Gr ir uztverošās antenas izotropais pieaugums

● Z ir sistēmas pretestība omos

Kad "lauka intensitātes kontūra" ir attēlota un identificēta dBm vai mikrovoltos (dBµV), ir svarīgi zināt šīs frekvences un antenas pieauguma vērtības. Lietotājam ir jāsaprot, ka šādas "kontūras" ir derīgas tikai vienai frekvencei un konkrētajam uztverošās antenas pastiprinājumam, ko izmanto paredzēšanai. Ir arī fiksēti zaudējumi uztveršanas antenas pārraides līnijā - bieži tiek uzskatīts, ka tā ir bezzaudēta.

Šo iemeslu dēļ šādas "kontūras" ir neskaidras kā pārklājuma prognozes, kad visi uztverošās antenas ieguvumi un pārvades līnijas zudumi nav identiski visiem uztvērējiem. Lai noteiktu lauka intensitātes līmeni, kas nepieciešams, lai pienācīgi uztvertu pārraidīto signālu, izmantojiet 6. vienādojumu, ņemot vērā frekvenci, uztverošās antenas pastiprinājumu un nepieciešamo uztvērēja sprieguma līmeni vēlamajam uztvērēja klusuma līmenim.

Skatīt arī: >> Kas ir VSWR: sprieguma pastāvīgā viļņa attiecība 

Šīs prognozes attiecas uz spriegumu antenas spailēs. Faktiskajiem sprieguma un jaudas līmeņiem uztvērēja ieejā ir jāņem vērā papildu zaudējumi saņēmēja pārvades līnijā. Šis signāla zudums ir īpaši kritisks augstās frekvencēs, kad kabeļi ir gari.

3. attēls: elektriskais lauks un received sprieguma un strāvas

3. attēlā apkopota saistība starp elektriskā lauka stiprumu un spriegumu un jaudu uztvērēja ieejas spailēs.

Elektriskā lauka stiprums (dBu) ir tikai funkciju funkcija:

● raidītāja efektīvā izstarotā jauda.

● Attālums no raidītāja.

● Zaudējumi no reljefa šķēršļiem.

Tā kā elektriskā lauka stiprums nav atkarīgs no uztvērēja parametriem, tas ir noderīgs standarts pārklājuma zonu aprēķināšanai.

Elektriskais lauks rada antenā spriegumu, nododot antenā jaudu. Spriegums (dBµV) antenas spailēs ir antenas pieauguma funkcija konkrētajā apskatāmajā frekvencē. Antenas spailēs pieejamā jauda (dBm) ir arī antenas pretestības (parasti 50 omi) funkcija.

Pārvades līnija (parasti koaksiālais kabelis vai viļņvads) antenas spailes savieno ar uztvērēja ieejas spailēm. Spriegumu un jaudu uztvērēja ieejas spailēs samazina zudumi šajā pārvades līnijā. Pārvades līnijas zudumi ir atkarīgi no pārvades līnijas lieluma un veida, kā arī darbības frekvences. Turklāt citi zudumi ietekmē jaudu, kas tiek pārsūtīta uz uztvērēja ieejas spailēm. Lai iegūtu papildinformāciju par zaudējumiem transportlīdzekļu iekšpusē, zaudējumiem, kas saistīti ar virsbūves tuvumu ar rokas uztvērējiem, sk. "Tipiskās zaudējumu vērtības" sadaļā Tehniskās atsauces.

Skatīt arī: >> Kāda ir atšķirība starp AM un FM? 

#Slēgums
Acīmredzams secinājums no šīs informācijas ir tāds, ka uztveršanas sistēmām ar dažādiem antenas pastiprinājumiem pareizai darbībai ir vajadzīgas ievērojami atšķirīgas elektriskā lauka stipruma vērtības. Apkalpošanas apgabala kontūra (dBµV vai dBm), kas aprēķināta mobilajam uztvērējam ar pastāvīgi nostiprinātu jumta antenu ar lielu pastiprinājumu, var būt maldinoša lietotājiem ar zemas stiprināšanas antenas rokas ierīcēm.

Balstoties uz faktiski piedāvāto aprīkojumu un iepriekšminētajiem vienādojumiem, sistēmas izstrādātājs tagad var aprēķināt faktisko lauka intensitāti, kas nepieciešama jebkurai konkrētai uztveršanas sistēmai. Uztvērēju darbība vietās, kur lauka intensitāte atbilst vai pārsniedz iekārtas projektēto līmeni, var sagaidīt, ka sistēmas darbība būs apmierinoša. Lauka intensitātes režģu tehniskajā atsauces sadaļā ir aplūkots elektriskā lauka intensitātes vērtību (aprēķinātu ar dBu ar TAP) pārvēršana citās vienībās, lai attēlotu tieši dBm vai dBµV.

Atstāj ziņu 

Message saraksts