Veldintensiteitseenhede

"Wat is die verskil tussen dBu, dBm, dBuV en ander eenhede? Daar is groot verwarring as verkopers van ingenieurs, tegnici en toerusting praat oor eenhede van antennaverbetering en veldsterkte. Mense in verskillende dissiplines van die radiotelekommunikasiebedryf sien ditm om verskillende tale te praat en die meeste mense is nie meertalig nie. ----- FMUSER " 

# Units of Antenna Gain
Terwyl veldsterkte op enige plek onafhanklik van is antenna wins, ontvang spanning by die ontvanger is nie. Laat ons dus eers oorweeg antennawins

Wins kan uitgedruk word as 'n drywingsvermenigvuldiger of in dB. In dB van die antenna-wins word verwys na óf isotropiese óf 'n halfgolfdipool. Die mikrogolfbedryf het die konvensie van die rapportering van antennewinst in dBi (waarna isotropies verwys word) universeel gevestig. Die land-selfoonbedryf het amper universeel uitgedrukte antenna-wins as dBd (verwys na 'n halfgolfdipool eerder as isotropies.) 

Sien ook: >> Wat is die verskil tussen "dB", "dBm" en "dBi"?  

Wanneer 'n vervaardiger 'n wins as dB, kan u meestal aanvaar dat die verwysingswins dBd is. Die vervaardigers van uitsaaiantenne verwys gewoonlik na 'n vermenigvuldiger-versterking waar die antenna-insetkrag vermenigvuldig word met hierdie versterking om die effektiewe uitgestraalde krag te lewer.

Die eenvoudigste antenna is 'n isotropiese verkoeler. Dit is 'n teoretiese antenna wat dieselfde vlak van energie in alle rigtings uitstraal as krag op die antenna aangewend word. Alhoewel hierdie soort antenna nie eintlik gebou kan word nie, bied die gebruik van die konsep 'n eenvormige standaard waarteen die werkverrigting van alle vervaardigde antennas gekalibreer en vergelyk kan word.

Figuur 1: Halfgolfdipool versus isotrope antenne

'N Antenne wat maklik gebou kan word, is 'n halfgolflengte dipool. 'N Halfgolflengte dipool antenna het 'n wins van 2.15 dB groter as 'n isotropiese antenna. Die dipool konsentreer die energie in sekere rigtings, sodat die bestraling in daardie rigtings groter is as die bestraling van 'n isotropiese bron met dieselfde invoervermoë.

Sien ook: >> Is meer antenna beter?

Daarom is die versterking van 'n antenna wat na 'n isotropiese straler verwys word, die wins wat verwys word na 'n halfgolflengte-dipool plus 2.15 dB:

Soos aangetoon in Figuur 1 (en Figuur 2), kan 'n rigtingantenne (met inbegrip van 'n halfgolfdipool) oorweeg word om die beskikbare energie wat in die antenna gevoer word, te konsentreer, met die fokus van die energie wat uit die antenna uitgestraal word in die gewenste rigting. Die energie wat in die gewenste rigting (s) uitgestraal word, word verhoog deur die energie wat in 'n ander rigting (s) uitgestraal word, te verminder.

Byvoorbeeld, 'n kollinêre reeks van vier dipoolantenne sal tipies 'n toename van 6 dBd hê. Dieselfde antenna het 'n wins van 8.15 dBi (verwys na isotropies).

Figuur 2: Wins in dBd vs. dBi

Sien ook: >> Wenke vir die meting van antenne 

Rigtingantennapatrone word soms as versterking in dB bokant 'n halfgolfdipool getoon. Ander patrone word as 'n relatiewe veldspanning getoon. Dit is direk oordraagbaar solank 'n mens weet wat die absolute wins in dBd of dBi van die belangrikste lob van die antenna is. Die vergelyking is soos volg:


waar:
● G is die wins in dB op 'n spesifieke azimut

● Gm is die maksimum drywingsverbetering in dB wat na 'n halfgolfdipool verwys word

● Rv is die relatiewe veldspanning vir die spesifieke azimut

●Gebruik die volgende vergelyking om die winswaarde (in dB) op 'n bepaalde azimut om te skakel na 'n relatiewe veldwaarde:


Wanneer die maksimum effektiewe uitgestraalde drywing en die relatiewe veldspanning op 'n bepaalde azimut bekend is, word die effektiewe uitgestraalde drywing op daardie spesifieke azimut bereken uit die volgende vergelyking:

waar:
● Rp is die effektiewe uitgestraalde krag op 'n bepaalde azimut (in watt, kW, ens.)

● P is die effektiewe uitgestraalde drywing in die groot lob (maks) in die horisontale vlak (in watt, kW, ens.)

Sien ook:>> Basiese antenneteorie: dBi, dB, dBm dB (mW)

Eenhede van veldintensiteit
Daar is ook 'n groot verwarring in die woordeskat vir veldsterkte (ook genoem veldintensiteit). Waardes word gereeld uitgedruk in dBu, dBµV en dBm. Elke eenheid het sowel meriete as algemene gebruik in sekere dissiplines in die radiokommunikasie industrie. Die wye verspreide verwarring oor hoe hulle met mekaar verband hou, veroorsaak egter frustrasie en misverstande oor stelselontwerp en werklike werkverrigting. Die volgende terme sal breedvoerig bespreek word.

● dBu is E (elektriese veldintensiteit) altyd in desibel bo een mikrovolt / meter (dBµV / m)

● dBµV (met behulp van die Griekse letter µ ["mu"] in plaas van u) is spanning uitgedruk in dB bo een mikrovolt in 'n spesifieke lasimpedansie; in land-mobiele en uitgesaai is dit gewoonlik 50 ohm.

● dBm is 'n drywingsvlak uitgedruk in dB bo een milliwatt

# Elektriese veldintensiteit
Die eenheid elektriese veldintensiteit dBu is die eenheid wat op groot skaal deur die Federale Kommunikasie-kommissie gebruik word as daar na veldsterkte verwys word. Ware elektriese veldsterkte word altyd uitgedruk in die relatiewe waarde van volt / meter - nooit in volt of milliwatt nie. Elektriese veldintensiteit is onafhanklik van frekwensie, ontvang antenna-versterking, ontvang antenna impedansie en ontvang oordrag lyn verlies. Daarom kan hierdie maatstaf gebruik word as 'n absolute maatstaf vir die beskrywing van diensareas en die vergelyking van verskillende versendingsfasiliteite, onafhanklik van die baie veranderlikes wat deur verskillende ontvangerkonfigurasies ingestel is.

As 'n pad onbelemmerde siglyn het en geen obstruksies binne 0.5 van die eerste Fresnel-gebied val nie, wat addisionele verswakking sou meebring, sal die ontvangde krag van die elektriese veld ongeveer die vrye ruimte benader en kan dit volgens die volgende vergelyking bereken word:

waar:
● ERP word uitgedruk in dB bo 1 kW

● d is afstand uitgedruk in kilometer

Sien ook: >> Die basiese begrippe van antenna-winste verstaan

# Ontvang spanning en krag
Alhoewel berekeninge van elektriese veldsterkte is onafhanklik van die bogenoemde ontvangerkenmerke, moet voorspellings van spanning en ontvangde krag wat aan die ingang van 'n ontvanger voorsien word, elkeen van hierdie faktore noukeurig in ag neem. Korrelasie tussen elektriese veldsterkte en spanning wat op die ontvanger-ingang aangewend word, is onmoontlik, tensy al die bogenoemde inligting in die stelselontwerp bekend en oorweeg word.

Wanneer presies dieselfde toestande (baan, frekwensie, effektiewe uitgestraalde krag, ens.) Op dieselfde omstandighede toegepas word, sal die volgende vergelykings die stelselontwerper met volle vertroue tussen die verskillende stelsels kan vertaal.

Veldsterkte as funksie van ontvangde spanning, ontvang van antennewinst en frekwensie wanneer dit toegepas word op 'n antenna waarvan die impedansie 50 ohm is, kan uitgedruk word as:


Hierdie vergelyking word opgelos vir ontvangde spanning:

Vir drywings- en spanningsberekeninge in 'n las van 50 ohm:

Die veldwaarde vir die spanning vanaf Vgl vervang. 7:

Let op dat die meer algemene vergelyking vir waardes van impedansie (Z) anders as 50Ω is:

En vervang die veldwaarde deur die spanning vanaf Vgl. 7:

waar:
● Gr is die isotropiese aanwins van die ontvangende antenna

● Z is die stelselimpedansie in Ohms

As 'n "veldsterkte-kontoer" gestip en geïdentifiseer word in dBm of mikrovolts (dBµV), is dit belangrik om hierdie waardes van frekwensie en antennegeweld te ken. Die gebruiker moet verstaan ​​dat sodanige "kontoere" slegs geldig is vir een frekwensie en die spesifieke ontvangsantenne wat vir die voorspelling gebruik word. Daar is ook 'n vaste verlies aan die transmissielyn wat die antenna ontvang, wat dikwels aanvaar word dat dit verliesloos is.

Om hierdie redes is sulke "kontoere" dubbelsinnig soos voorspellings vir dekking, wanneer alle ontvangers van antennas en verlies aan transmissielyn nie dieselfde is vir alle ontvangers nie. Om die vlak van die veldsterkte te bepaal wat nodig is om 'n oordraagbare sein voldoende te ontvang, gebruik Vergelyking 6 hierbo, met inagneming van die frekwensie, die ontvang van die antennasnelheid en die vereiste vlak van die ontvangerspanning vir die verlangde vlak van stilte in die ontvanger.

Sien ook: >> Wat is VSWR: Voltage Standing Wave Ratio 

Hierdie voorspellings is vir die spanning by die antenneklemme. Die werklike spanning en drywingsvlakke by die ontvanger-inset moet die addisionele verlies in die ontvangs transmissielyn in ag neem. Hierdie verlies aan sein is veral kritiek by hoë frekwensies as kabels lank is.

Figuur 3: Elektriese veld en herspanning en drywing ontvang

Figuur 3 gee 'n opsomming van die verwantskap tussen die kragveldsterkte en die spanning en drywing by die ontvanger-inpoortpoort.

Die elektriese veldsterkte (in dBu) is slegs 'n funksie van:

● Effektiewe straalkrag van die sender.

● Afstand vanaf die sender.

● Verliese weens obstruksies in die terrein.

Aangesien die kragveldsterkte onafhanklik van enige ontvangerkenmerke is, is dit 'n nuttige standaard vir die berekening van dekkingareas.

Die elektriese veld induseer 'n spanning in die antenna en dra die krag na die antenna oor. Die spanning (dBµV) by die terminale van die antenna is 'n funksie van die versterking van die antenna vir die spesifieke frekwensie wat oorweeg word. Die drywing (dBm) wat by die antenneklemme beskikbaar is, is ook 'n funksie van die antenna-impedansie (gewoonlik 50 Ohm).

Die transmissielyn (gewoonlik koaksiale kabel of golfleier) verbind die antenna-aansluitings met die ontvanger-ingangsklemme. Die spanning en drywing by die ontvanger se ingangsklemme word verminder deur die verlies aan hierdie transmissielyn. Transmissielynverliese is 'n funksie van die grootte en tipe transmissielyn en die frekwensie daarvan. Daarbenewens beïnvloed ander verliese die krag wat oorgedra word na die ontvanger se ingangsklemme. Raadpleeg "Tipiese verlieswaardes" in die afdeling Tegniese verwysing vir meer inligting oor verliese in voertuie, verliese as gevolg van liggaamsafstand met handtoestelle, ens.

Sien ook: >> Wat is die verskil tussen AM en FM? 

#Afsluiting
Die voor die hand liggende gevolgtrekking uit hierdie inligting is dat ontvangstelsels met verskillende antennaverhogings aansienlik verskillende elektriese veldsterktewaardes benodig vir behoorlike werking. 'N Kontoer van die bedieningsarea (in dBµV of dBm) wat bereken word vir 'n mobiele ontvanger met 'n permanente dakantenne met 'n hoë aanwins, kan misleidend wees vir gebruikers met 'n lae-antenne-handenheid.

Op grond van die werklike voorgestelde toerusting en bogenoemde vergelykings, kan die stelselontwerper nou die werklike veldsterkte bereken wat nodig is vir enige spesifieke ontvangstelsel. Die gebruik van die ontvangers in gebiede waar die veldsterkte die ontwerpvlak vir die toerusting ontmoet of oorskry, kan verwag word dat dit 'n bevredigende stelselprestasie lewer. Die tegniese verwysingsafdeling Field Intensity Grids bespreek die omskakeling van waardes vir elektriese veldintensiteit (bereken in dBu met TAP) na ander eenhede om direk in dBm of dBµV te plot.

Los 'n boodskap 

boodskap Lys