Feltintensitetsenheder

"Hvad er forskellen mellem dBu, dBm, dBuV og andre enheder? Der er stor forvirring, når ingeniører, teknikere og udstyrsmedarbejdere taler om enheder af antenneforstærkning og feltstyrke. Mennesker i forskellige discipliner inden for radiotelekommunikationsbranchen serm for at tale forskellige sprog, og de fleste mennesker er ikke flersprogede. ----- FMUSER " 

# Units of Antenna Gain
Mens feltstyrken på ethvert sted er uafhængig af antenneforstærkning, modtaget spænding ved modtageren er ikke. Lad os derfor først overveje antenneforstærkning

Gevinst kan udtrykkes som enten en effektmultiplikator eller i dB. Antenneforstærkning angivet i dB refereres til enten isotropisk eller en halvbølget dipol. Mikrobølgeindustrien har universelt etableret konventionen om rapportering af antenneforstærkning i dBi (refereret til isotropisk). Landmobilindustrien har næsten universelt udtrykt antenneforstærkning som dBd (henvist til en halvbølgedipol snarere end isotropisk.) 

Se også: >> Hvad er forskellen mellem "dB", "dBm" og "dBi"?  

Når en producent viser en gevinst som dB, kan du generelt antage, at den refererede gevinst er dBd. Broadcast-antenneproducenter henviser ofte til en multiplikatorforstærkning, hvor antenneindgangseffekten ganges med denne forstærkning for at give den effektive udstrålede effekt.

Den enkleste antenne er en isotrop radiator. Dette er en teoretisk antenne, der udstråler det samme niveau af energi i alle retninger, når der tilføres strøm til antennen. Selvom denne type antenne faktisk ikke kan konstrueres, giver brugen af ​​konceptet en ensartet standard, som ydeevnen for alle fremstillede antenner kan kalibreres og sammenlignes med.

Figur 1: Halvbølgedipol vs. isotrop antenne

En antenne, der let kan bygges, er en halvbølgelængde dipol. En halv bølgelængde dipolantenne har en gevinst på 2.15 dB større end en isotrop antenne. Dipolen koncentrerer energien i bestemte retninger, så strålingen i disse retninger er større end strålingen fra en isotropisk kilde med den samme indgangseffekt.

Se også: >> Er mere antenne gevinst bedre?

Derfor er forstærkningen af ​​en antenne, der henvises til en isotropisk radiator, forstærkningen, der henvises til en halvbølgelængde-dipol plus 2.15 dB:

Som vist i figur 1 (og figur 2) kan en retningsantenne (inklusive en halvbølgedipol) overvejes at koncentrere den tilgængelige energi, der føres ind i antennen, idet den fokuserer energien, der udstråles fra antennen, i den ønskede retning. Energien, der udstråles i den / de ønskede retning, øges ved at reducere den udstrålede energi i en eller anden anden retning.

For eksempel vil en kollinær række med fire dipolantenner typisk have en forstærkning på 6 dBd. Denne samme antenne har en forstærkning på 8.15 dBi (refereret til isotropisk).

Figur 2: Gevinst i dBd vs. DBI

Se også: >> Tips til måling af antenneforøgelse 

Retningsantennemønstre er undertiden afbildet som forstærkning i dB over en halvbølget dipol. Andre mønstre er vist som en relativ feltspænding. Disse er direkte overførbare, så længe man kender den absolutte forstærkning i dBd eller dBi i antennens hovedlove. Ligningen er som følger:


hvor:
● G er gevinsten i dB på en bestemt azimuth

● Gm er den maksimale effektforstærkning i dB, der henvises til en halvbølget dipol

● Rv er den relative feltspænding for den bestemte azimut

●For at konvertere forstærkningsværdien (i dB) på en bestemt azimut til en relativ feltværdi, skal du bruge følgende ligning:


Når den maksimale effektive udstrålede effekt og den relative feltspænding på en bestemt azimuth er kendt, beregnes den effektive udstrålede effekt på den bestemte azimuth ud fra følgende ligning:

hvor:
● Rp er den effektive udstrålede effekt på en bestemt azimut (i watt, kW osv.)

● P er den effektive udstrålede effekt i hovedloben (max) i det vandrette plan (i watt, kW osv.)

Se også:>> Grundlæggende antenne teori: dBi, dB, dBm dB (mW)

Enheder med feltintensitet
Der er også stor forvirring i ordforrådet for feltstyrke (også kaldet feltintensitet). Værdier udtrykkes ofte i dBu, dBµV og dBm. Hver enhed har både fortjeneste og fælles brug inden for bestemte discipliner i radiokommunikationsindustri. Den udbredte forvirring omkring, hvordan de forholder sig til hinanden, forårsager imidlertid både frustration og misforståelser omkring systemdesign og faktisk ydelse. De følgende vilkår vil blive drøftet i længden.

● dBu er E (elektrisk feltintensitet) altid i decibel over en mikrovolt / meter (dBµV / m)

● dBµV (ved hjælp af det græske bogstav µ ["mu"] i stedet for u) er spænding udtrykt i dB over en mikrovolt til en specifik belastningsimpedans; i landmobil og udsendt er dette normalt 50 ohm.

● dBm er et effektniveau udtrykt i dB over en milliwatt

# Elektrisk feltintensitet
Enheden dBu til elektrisk feltintensitet er den enhed, der i vid udstrækning bruges af Federal Communications Commission, når der henvises til feltstyrke. Ægte elektrisk feltstyrke udtrykkes altid i en vis relativ værdi af volt / meter - aldrig i volt eller milliwatt. Elektrisk feltintensitet er uafhængig af frekvens, modtagelse af antenneforstærkning, modtagende antenne impedans og modtagelse transmission linietab. Derfor kan denne måling bruges som et absolut mål til at beskrive serviceområder og sammenligne forskellige transmissionsfaciliteter uafhængigt af de mange variabler, der er introduceret af forskellige modtagerkonfigurationer.

Når en sti har uhindret synslinie og ingen forhindringer falder inden for 0.5 af den første Fresnel-zone, hvilket ville indføre yderligere dæmpning, vil den modtagne elektriske feltstyrke tilnærme sig den for fri plads og kan beregnes ud fra følgende ligning:

hvor:
● ERP udtrykkes i dB over 1 kW

● d er afstand udtrykt i kilometer

Se også: >> Forståelse af Antenna Gain Basics

# Modtaget spænding og strøm
Skønt beregninger af elektrisk feltstyrke er uafhængige af de ovenfor nævnte modtageregenskaber, forudsigelser af spænding og modtaget strøm, der leveres til indgangen til en modtager, skal nøje tage hensyn til hver af disse faktorer. Korrelation mellem elektrisk feltstyrke og spænding, der påføres modtagerindgangen, er umulig, medmindre alle de ovennævnte informationer er kendt og overvejet i systemdesignet.

Når de nøjagtige samme betingelser (sti, frekvens, effektiv udstrålet effekt osv.) Anvendes på identiske omstændigheder, giver de følgende ligninger systemdesigner mulighed for at oversætte mellem de forskellige systemer med fuld tillid.

Feltstyrke som funktion af modtaget spænding, modtagelse af antenneforstærkning og frekvens, når den påføres en antenne, hvis impedans er 50 ohm, kan udtrykkes som:


Løst for modtaget spænding bliver denne ligning:

Ved beregning af effekt og spænding til en belastning på 50 ohm:

I stedet for feltværdien for spændingen fra ækv. 7:

Bemærk, at den mere generelle ligning for andre impedansværdier (Z) end 50Ω er:

Og i stedet for feltværdien for spændingen fra ækv. 7:

hvor:
● Gr er den isotropiske forstærkning af den modtagende antenne

● Z er systemimpedansen i Ohms

Når en "feltstyrkekontur" er afbildet og identificeret i dBm eller mikrovolt (dBµV), er det vigtigt at kende disse værdier for frekvens og antenneforstærkning. Brugeren skal forstå, at sådanne "konturer" kun er gyldige for en frekvens og den bestemte modtagende antenneforstærkning, der bruges til forudsigelse. Der er også et fast tab i den modtagende antenne transmissionslinie - ofte antaget at være tabsløs.

Af disse grunde er sådanne "konturer" tvetydige som dækningsforudsigelser, når alle modtagende antennegevinster og transmissionslinjetab ikke er identiske for alle modtagere. For at bestemme niveauet for feltstyrke, der er nødvendigt for tilstrækkeligt at modtage et transmitteret signal, skal du bruge Ligning 6 ovenfor under hensyntagen til frekvensen, modtagelse af antenneforstærkning og det krævede niveau for modtagerens spænding for det ønskede niveau for lydstyrke i modtageren.

Se også: >> Hvad er VSWR: Voltage Standing Wave Ratio 

Disse forudsigelser er for spændingen ved antenneklemmerne. Faktiske spændings- og effektniveauer ved modtagerindgangen skal tage hensyn til det ekstra tab, der findes i den modtagende transmissionslinie. Dette signaltab er især kritisk ved høje frekvenser, når kabler er lange.

Figur 3: Elektrisk felt og remodtaget spænding og strøm

Figur 3 opsummerer forholdet mellem elektrisk feltstyrke og spænding og effekt ved modtagerens indgangsterminaler.

Den elektriske feltstyrke (i dBu) er kun en funktion af:

● Transmitter effektiv udstrålet strøm.

● Afstand fra senderen.

● Tab som følge af terrænhindringer.

Da det elektriske feltstyrke er uafhængigt af eventuelle modtageregenskaber, er det en nyttig standard til beregning af dækningsområder.

Det elektriske felt inducerer en spænding ind i antennen og overfører strøm til antennen. Spændingen (dBµV) ved terminalens terminaler er en funktion af antennens forstærkning for den bestemte frekvens, der er under overvejelse. Strømmen (dBm), der er tilgængelig ved antenneklemmerne, er også en funktion af antenneimpedansen (normalt 50 ohm).

Transmissionsledningen (normalt koaksialkabel eller bølgeleder) forbinder antenneklemmerne til modtagerens indgangsterminaler. Spændingen og effekten ved modtagerens indgangsterminaler reduceres med tabet i denne transmissionslinie. Transmissionslinjetab er en funktion af transmissionslinjens størrelse og type og driftsfrekvens. Derudover påvirker andre tab den strøm, der overføres til modtagerens indgangsterminaler. Se "Typiske tabsværdier" i afsnittet Teknisk reference for mere information om tab inde i køretøjer, tab som følge af kropsafstand til håndholdte modtagere osv.

Se også: >> Hvad er forskellen mellem AM og FM? 

# Konklusion
Den åbenlyse konklusion fra denne information er, at modtagelsessystemer med forskellige antennegevinster kræver væsentligt forskellige elektriske feltstyrkeværdier for korrekt drift. En kontur for serviceområde (i dBµV eller dBm) beregnet til en mobil modtager med en permanent forstærket tagantenne med høj forstærkning kan være vildledende for brugere med håndholdte enheder med lav forstærkning.

Baseret på det faktiske foreslåede udstyr og de ovennævnte ligninger kan systemdesigneren nu beregne den aktuelle feltstyrke, der er nødvendig for ethvert specifikt modtagelsessystem. Betjening af modtagerne i områder, hvor feltstyrken opfylder eller overstiger designniveauet for udstyret, kan forventes at give en tilfredsstillende systemydelse. Afsnittet om feltintensitetsnettet tekniske referencer diskuterer konvertering af elektriske feltintensitetsværdier (beregnet i dBu med TAP) til andre enheder til plotning direkte i dBm eller dBµV.

Læg en besked 

Message List