"อะไรคือความแตกต่างระหว่าง dBu, dBm, dBuV และหน่วยอื่น ๆ ? มีความสับสนอย่างมากเมื่อวิศวกรช่างเทคนิคและพนักงานขายอุปกรณ์พูดคุยเกี่ยวกับหน่วยของเสารับสัญญาณและความแรงของสนาม ผู้คนในสาขาต่าง ๆ ของอุตสาหกรรมการสื่อสารโทรคมนาคมเห็นm จะพูดภาษาที่แตกต่างและคนส่วนใหญ่ไม่ได้พูดได้หลายภาษา ----- FMUSER "

บทความนี้จะกล่าวถึงหน่วยของการได้รับและความเข้มของสนามและอธิบายวิธีการแปลงระหว่างบางหน่วยเหล่านี้เมื่อเหมาะสม "

# หน่วยของเสาอากาศกําไร
ในขณะที่ความแรงของสนามในสถานที่ใด ๆ เป็นอิสระจาก ได้รับเสาอากาศแรงดันไฟฟ้าที่รับที่ตัวรับไม่ได้ ดังนั้นให้เราพิจารณาการเพิ่มของเสาอากาศก่อน

กำไรอาจแสดงเป็นตัวคูณพลังงานหรือเป็นเดซิเบล อัตราขยายเสาอากาศที่ระบุในเดซิเบลอ้างอิงถึง isotropic หรือไดโพลครึ่งคลื่น อุตสาหกรรมไมโครเวฟได้จัดตั้งข้อตกลงการรายงานเสาอากาศในระดับสากลใน dBi (อ้างอิงถึง isotropic) อุตสาหกรรมโทรศัพท์มือถือทางบกได้แสดงสัญญาณเสาอากาศในระดับสากลว่า dBd (อ้างอิงจากไดโพลครึ่งคลื่นแทนที่จะเป็นไอโซโทรปิก)

ดูเพิ่มเติมที่: >> ความแตกต่างระหว่าง "dB", "dBm" และ "dBi" คืออะไร?

เมื่อผู้ผลิตรายการกำไรเป็น dBโดยทั่วไปคุณอาจคิดว่ากำไรที่อ้างอิงคือ dBd ผู้ผลิตเสาอากาศออกอากาศโดยทั่วไปจะหมายถึงการเพิ่มทวีคูณซึ่งพลังงานอินพุตของเสาอากาศจะถูกคูณด้วยอัตราขยายนี้เพื่อให้ได้พลังงานคลื่นที่มีประสิทธิภาพ

เสาอากาศที่ง่ายที่สุดคือหม้อน้ำ isotropic นี่คือเสาอากาศเชิงทฤษฎีที่แผ่พลังงานในระดับเดียวกันในทุกทิศทางเมื่อมีการใช้พลังงานกับเสาอากาศ แม้ว่าเสาอากาศประเภทนี้จะไม่สามารถสร้างขึ้นได้จริง แต่การใช้แนวคิดนี้ก็ให้มาตรฐานที่เหมือนกันซึ่งประสิทธิภาพของเสาอากาศที่ผลิตทั้งหมดนั้นสามารถทำการสอบเทียบและเปรียบเทียบได้

รูปที่ 1: ไดโพลครึ่งคลื่นเทียบกับเสาอากาศไอโซทรอปิก

เสาอากาศที่สามารถสร้างได้ง่ายคือไดโพลครึ่งคลื่น ความยาวคลื่นครึ่งหนึ่ง เสาอากาศไดโพล ได้รับ 2.15 เดซิเบลมากกว่าเสาอากาศแบบไอโซโทรปิก ไดโพลเข้มข้นพลังงานในบางทิศทางเพื่อให้รังสีในทิศทางนั้นมีค่ามากกว่าการแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดไอโซโทรปิกที่มีกำลังไฟฟ้าอินพุตเดียวกัน

ดูเพิ่มเติมที่: >> เพิ่มเสาอากาศได้ดีขึ้นหรือไม่

ดังนั้นอัตราขยายของเสาอากาศที่อ้างถึงหม้อน้ำไอโซโทรปิกคืออัตราขยายที่อ้างอิงกับไดโพลครึ่งความยาวคลื่นบวก 2.15 เดซิเบล:

(1) GdBi = GdBd + 2.15

ดังที่แสดงในรูปที่ 1 (และรูปที่ 2) เสาอากาศทิศทาง (รวมถึงไดโพลครึ่งคลื่น) สามารถพิจารณาเพื่อรวบรวมพลังงานที่มีอยู่ที่ป้อนเข้าไปในเสาอากาศโดยเน้นพลังงานที่แผ่จากเสาอากาศไปในทิศทางที่ต้องการ พลังงานที่แผ่รังสีในทิศทางที่ต้องการจะเพิ่มขึ้นโดยการลดพลังงานที่แผ่ออกไปในทิศทางอื่น

ตัวอย่างเช่นอาร์เรย์ collinear ของสี่เสาอากาศไดโพลโดยทั่วไปจะได้รับ 6 dBd เสาอากาศเดียวกันนี้จะได้รับ 8.15 dBi (อ้างอิงจาก isotropic)

รูปที่ 2: ได้รับใน dBd กับ dBi

ดูเพิ่มเติมที่: >> เคล็ดลับในการวัดอัตราขยายเสาอากาศ

รูปแบบเสาอากาศทิศทางบางครั้งมีการพล็อตเป็นกำไรใน dB เหนือไดโพลครึ่งคลื่น รูปแบบอื่น ๆ จะแสดงเป็นแรงดันสนามสัมพันธ์ สิ่งเหล่านี้สามารถถ่ายโอนได้โดยตรงตราบใดที่ใคร ๆ ก็รู้ว่าได้รับแน่นอนใน dBd หรือ dBi ของกลีบสำคัญของเสาอากาศ สมการมีดังนี้:

(2) G (dB) = Gm (dBd) + 20 บันทึก Rv

ที่:
● G คือกำไรในเดซิเบลบนราบโดยเฉพาะ

● Gm เป็นพลังงานที่ได้รับสูงสุดในเดซิเบลที่อ้างถึงไดโพลครึ่งคลื่น

● Rv คือแรงดันสนามสัมพัทธ์สำหรับราบโดยเฉพาะ

●ในการแปลงค่า gain (เป็นเดซิเบล) บนราบโดยเฉพาะให้เป็นค่าฟิลด์สัมพัทธ์ให้ใช้สมการต่อไปนี้:

(3) Rv = 10 (G - Gm) / 20

เมื่อทราบว่ากำลังแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและแรงดันสนามไฟฟ้าสัมพัทธ์ของ azimuth นั้นเป็นที่รู้กันแล้วกำลังแผ่พลังงานที่มีประสิทธิภาพของ azimuth นั้นจะถูกคำนวณจากสมการต่อไปนี้:

(4) Rp = P (Rv) 2

ที่:
● Rp คือพลังแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพของแอซิมัทโดยเฉพาะ (เป็นวัตต์, กิโลวัตต์, ฯลฯ )

● P คือพลังงานแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพในกลีบสำคัญ (สูงสุด) ในระนาบแนวนอน (เป็นวัตต์, กิโลวัตต์, ฯลฯ )

ดูเพิ่มเติมที่:>> ทฤษฎีเสาอากาศพื้นฐาน: dBi, dB, dBm dB (mW)

หน่วยของความเข้มของสนาม
นอกจากนี้ยังมีความสับสนอย่างมากในคำศัพท์สำหรับความเข้มของสนาม (หรือที่เรียกว่าความเข้มของสนาม) ค่านิยมมักจะแสดงออกมา dBu, dBµV และ dBm. แต่ละหน่วยมีทั้งบุญและการใช้งานทั่วไปในบางสาขาใน อุตสาหกรรมสื่อสารวิทยุ. อย่างไรก็ตามความสับสนอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับวิธีการที่พวกเขาเกี่ยวข้องกันทำให้เกิดความยุ่งยากและความเข้าใจผิดเกี่ยวกับการออกแบบระบบและประสิทธิภาพที่แท้จริง ข้อกำหนดต่อไปนี้จะมีการหารือกันตามความยาว

● dBu คือ E (ความเข้มของสนามไฟฟ้า) เป็นเดซิเบลสูงกว่าหนึ่งไมโครโวลต์ / เมตร (dBµV / m)

● dBµV (ใช้อักษรกรีก µ ["mu"] แทน u) คือแรงดันไฟฟ้าที่แสดงใน dB เหนือไมโครโวลต์หนึ่งตัวไปเป็นโหลดอิมพิแดนซ์เฉพาะ ในมือถือและออกอากาศนี่เป็นเรื่องปกติ 50 โอห์ม

● dBm เป็นระดับพลังงานที่แสดงเป็นเดซิเบลสูงกว่าหนึ่งมิลลิวัตต์

# ความเข้มของสนามไฟฟ้า
หน่วยความเข้มสนามไฟฟ้า dBu เป็นหน่วยที่ใช้อย่างกว้างขวางโดย Federal Communications Commission เมื่ออ้างถึงความแรงของสนาม ความแรงสนามไฟฟ้าที่แท้จริงจะแสดงเป็นค่าโวลต์ / เมตรสัมพัทธ์เสมอ - ไม่เคยเป็นโวลต์หรือมิลลิวัตต์ ความเข้มสนามไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความถี่ในการรับเสาอากาศรับเสาอากาศ ความต้านทาน และรับ การส่งผ่าน การสูญเสียบรรทัด ดังนั้นการวัดนี้สามารถใช้เป็นมาตรการแบบสัมบูรณ์สำหรับการอธิบายพื้นที่ให้บริการและเปรียบเทียบสิ่งอำนวยความสะดวกการส่งสัญญาณที่แตกต่างกันโดยไม่ขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายตัวที่แนะนำโดยการกำหนดค่าตัวรับสัญญาณที่แตกต่างกัน

เมื่อเส้นทางมีแนวสายตาที่ไม่มีสิ่งกีดขวางและไม่มีสิ่งกีดขวางอยู่ภายใน 0.5 ของโซน Fresnel แรกซึ่งจะแนะนำการลดทอนเพิ่มเติมความแรงของสนามไฟฟ้าที่ได้รับจะใกล้เคียงกับพื้นที่ว่างและอาจคำนวณได้จากสมการต่อไปนี้:

(5) E (dBµV / m) = 106.92 + ERP (dBk) - 20 บันทึก d (กม.)

ที่:
● ERP แสดงเป็นเดซิเบลมากกว่า 1 กิโลวัตต์

● d คือระยะทางแสดงเป็นกิโลเมตร

ดูเพิ่มเติมที่: >> การทำความเข้าใจเบื้องต้นเกี่ยวกับการขยายเสาอากาศ

# แรงดันไฟฟ้าและพลังงานที่ได้รับ
แม้ว่า การคำนวณ ความแข็งแรงของสนามไฟฟ้าขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวรับสัญญาณที่กล่าวถึงข้างต้นการทำนายแรงดันไฟฟ้าและพลังงานที่ได้รับที่ได้รับจากอินพุตของผู้รับจะต้องคำนึงถึงปัจจัยเหล่านี้อย่างรอบคอบ ความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของสนามไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่นำไปใช้กับอินพุตของตัวรับสัญญาณนั้นเป็นไปไม่ได้ยกเว้นว่าข้อมูลทั้งหมดที่ระบุไว้ข้างต้นเป็นที่รู้จักและพิจารณาในการออกแบบระบบ

เมื่อเงื่อนไขเดียวกันที่แน่นอน (พา ธ , ความถี่, พลังงานแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพ ฯลฯ ) ถูกนำไปใช้กับสถานการณ์ที่เหมือนกันสมการต่อไปนี้จะช่วยให้ผู้ออกแบบระบบสามารถแปลระหว่างระบบต่าง ๆ ได้อย่างมั่นใจ

ความแรงของสนามเป็นฟังก์ชันของแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการรับเสาอากาศและความถี่เมื่อใช้กับเสาอากาศที่มีความต้านทานเท่ากับ 50 โอห์มสามารถแสดงเป็น:

(6) E (dBµV / m) = E (dBµV) - Gr (dBi) + 20log f (MHz) - 29.8

ได้รับการแก้ไขสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับสมการนี้จะกลายเป็น:

(7) E (dBµV) = E (dBµV / เมตร) + Gr (dBi) - 20log f (MHz) + 29.8

สำหรับการคำนวณกำลังไฟและแรงดันเป็นโหลด 50 โอห์ม:

(8) P (dBm) = E (dBµV) - 107

แทนค่าฟิลด์สำหรับแรงดันไฟฟ้าจาก Eq 7:

(9) P (dBm) = E (dBµV / m) + Gr (dBi) - 20log F (MHz) - 77.2

โปรดสังเกตสมการทั่วไปสำหรับค่าความต้านทาน (Z) ที่นอกเหนือจาก50Ωคือ:

(8a) P (dBm) = E (dBµV) - 20log (√Z) - 90

และแทนที่ค่าฟิลด์สำหรับแรงดันไฟฟ้าจาก Eq 7:

(9a) P (dBm) = E (dBµV / m) + Gr (dBi) - 20log F (MHz) - 20log (√Z) - 60.2

ที่:
● Gr คือผลตอบแทนแบบไอโซโทรปิกของเสาอากาศรับสัญญาณ

● Z เป็นความต้านทานของระบบในโอห์ม

เมื่อมีการพล็อต "ระบุความแรงของสนาม" และระบุใน dBm หรือไมโครโวลต์ (dBµV) สิ่งสำคัญคือต้องรู้ค่าความถี่และการได้รับเสาอากาศเหล่านี้ ผู้ใช้จะต้องเข้าใจว่า "รูปทรง" ดังกล่าวจะถูกต้องสำหรับความถี่เดียวและเสาอากาศรับที่ได้รับโดยเฉพาะใช้สำหรับการทำนาย นอกจากนี้ยังมีการสูญเสียคงที่ในสายส่งเสาอากาศรับ - มักจะคิดว่าเป็นแบบไม่สูญเสีย

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ "รูปทรง" นั้นคลุมเครือเช่นการคาดการณ์ความครอบคลุมเมื่อทุกคนที่ได้รับเสาอากาศและการสูญเสียสายส่งนั้นไม่เหมือนกันสำหรับผู้รับทั้งหมด ในการกำหนดระดับความแรงของสนามที่จำเป็นในการรับสัญญาณที่ส่งมาอย่างเพียงพอให้ใช้สมการ 6 ข้างต้นโดยคำนึงถึงความถี่การรับเสาอากาศรับและระดับแรงดันของเครื่องรับที่ต้องการสำหรับระดับ quieting ที่ต้องการในเครื่องรับ

ดูเพิ่มเติมที่: >> VSWR คืออะไร: อัตราส่วนคลื่นนิ่งแรงดัน

การทำนายเหล่านี้ใช้สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเสาอากาศ แรงดันไฟฟ้าที่แท้จริงและระดับพลังงานที่อินพุตผู้รับต้องคำนึงถึงการสูญเสียเพิ่มเติมในสายส่งสัญญาณ การสูญเสียสัญญาณนี้สำคัญอย่างยิ่งที่ความถี่สูงเมื่อสายเคเบิลยาว

รูปที่ 3: สนามไฟฟ้าและอีกครั้งแรงดันไฟฟ้าและพลังงานที่หายไป

รูปที่ 3 สรุปความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของสนามไฟฟ้ากับแรงดันและพลังงานที่ขั้วรับสัญญาณ

ความแรงของสนามไฟฟ้า (เป็น dBu) เป็นฟังก์ชั่นเท่านั้น:

●ส่งพลังงานรังสีที่มีประสิทธิภาพ

●ระยะทางจากตัวส่งสัญญาณ

●ความสูญเสียจากสิ่งกีดขวางภูมิประเทศ

เนื่องจากความแรงของสนามไฟฟ้ามีความเป็นอิสระจากคุณสมบัติของตัวรับสัญญาณใด ๆ จึงเป็นมาตรฐานที่มีประโยชน์สำหรับการคำนวณพื้นที่ครอบคลุม

สนามไฟฟ้าเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าเข้าสู่เสาอากาศ, ถ่ายโอนกำลังไฟฟ้าไปยังเสาอากาศ แรงดันไฟฟ้า (dBµV) ที่ขั้วของเสาอากาศเป็นฟังก์ชันของอัตราขยายของเสาอากาศสำหรับความถี่เฉพาะที่อยู่ระหว่างการพิจารณา พลังงาน (dBm) ที่มีอยู่ที่ขั้วเสาอากาศเป็นฟังก์ชั่นของอิมพีแดนซ์เสาอากาศ (ปกติคือ 50 โอห์ม)

สายส่ง (โดยปกติจะเป็นสายโคแอกเซียลหรือท่อนำคลื่น) เชื่อมต่อขั้วเสาอากาศกับขั้วรับสัญญาณ แรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟที่ขั้วรับสัญญาณจะลดลงเนื่องจากการสูญเสียในสายส่งนี้ การสูญเสียของสายส่งเป็นหน้าที่ของขนาดและประเภทของสายส่งและความถี่ในการใช้งาน นอกจากนี้การสูญเสียอื่น ๆ มีผลต่อพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังช่องรับสัญญาณ ดู "ค่าสูญเสียทั่วไป" ในส่วนข้อมูลอ้างอิงด้านเทคนิคสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสูญเสียภายในรถยนต์การสูญเสียเนื่องจากความใกล้ชิดกับตัวรับสัญญาณมือถือ ฯลฯ

ดูเพิ่มเติมที่: >> ความแตกต่างระหว่าง AM และ FM คืออะไร?

# บทสรุป
ข้อสรุปที่ชัดเจนจากข้อมูลนี้คือการรับระบบที่มีอัตราขยายเสาอากาศต่างกันต้องการค่าความแรงของสนามไฟฟ้าที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการทำงานที่เหมาะสม รูปร่างพื้นที่บริการ (เป็น dBµV หรือ dBm) ที่คำนวณสำหรับตัวรับสัญญาณมือถือที่มีเสาอากาศหลังคาแบบติดตั้งกำลังสูงแบบถาวรสามารถทำให้เข้าใจผิดกับผู้ใช้ที่มีหน่วยเสาอากาศกำลังแรงต่ำ

ตามอุปกรณ์ที่เสนอจริงและสมการข้างต้นผู้ออกแบบระบบสามารถคำนวณความแรงของสนามจริงที่จำเป็นสำหรับระบบรับเฉพาะ การใช้งานตัวรับสัญญาณในพื้นที่ที่ความแรงของสนามตรงหรือเกินกว่าระดับการออกแบบสำหรับอุปกรณ์สามารถถูกคาดหวังว่าจะให้ประสิทธิภาพของระบบที่น่าพอใจ ส่วนอ้างอิงทางเทคนิคของ Field Intensity Grids จะกล่าวถึงการแปลงค่าความเข้มสนามไฟฟ้า (คำนวณใน dBu ด้วย TAP) ไปยังหน่วยอื่น ๆ เพื่อวางแผนโดยตรงใน dBm หรือ dBµV

ก่อนหน้า:เคล็ดลับในการวัดอัตราขยายเสาอากาศ

ถัดไป:เสาอากาศเพิ่มเติมนั้นดีขึ้นหรือไม่

ฝากข้อความ

รายการข้อความ

ความคิดเห็นกำลังโหลด ...