Мощность передатчика в чем измеряется

Выходная мощность сигнала передатчика

Основным параметром радиопередающего устройства является мощность сигнала, излучаемого в эфир. Следует отметить, что требования к мощности сигнала в УКВ диапазоне диктуются особенностями распространения радиоволн в этом диапазоне частот.

Первой особенностью УКВ диапазона является прямолинейное распространение радиоволн в пределах прямой видимости. Рисунок 1 иллюстрирует эту особенность распространения радиоволн в данном диапазоне.

Рисунок 1. Прямая видимость на радиолинии

Ориентировочно, с учетом рефракции радиоволн в УКВ диапазоне, дальность прямой видимости в километрах L определяется как:

При высоте подъема антенны базовой станции и ретранслятора 70 м, дальность связи не может превышать 70 км:

При высоте подъема антенны базовой станции и ретранслятора 70 м, дальность связи не может превышать 70 км. Ориентировочные дальности прямой видимости в УКВ диапазоне приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Приблизительная дальность радиолинии в УКВ диапазоне

Рассчитаем требуемую для заданного расстояния выходную мощность сигнала передатчика. Для этого воспользуемся известной формулой определения мощности сигнала на входе радиоприемного устройства:

Следует отметить, что в системах подвижной связи мощность сигнала измеряется в дБм. Это отношение абсолютного значения мощности сигнала, выраженного в ваттах, к мощности сигнала 1 мВт.

Например, мощность сигнала, равная 2 Вт, соответствует значению 33 дБм, а мощность сигнала, равная 10 Вт, соответствует 40 дБм. Подобный подход позволяет заменить операции деления и умножения на вычитание и суммирование соответственно. При этом формула определения мощности сигнала на входе радиоприемного устройства (2), выраженная в децибелах, примет следующий вид:

Выразим из нее мощность, требуемую от передатчика при работе в свободном пространстве. Для диапазона и всенаправленных антеннах, эта мощность будет равна:

При отношении сигнал/шум на входе демодулятора, равным 6 дБ, можно ограничить мощность передатчика значением 1 мВт.

С другой стороны при распространении радиоволны вдоль поверхности земли, она испытывает дополнительное поглощение. Для объяснения явления огибания радиоволнами различных препятствий, их проникновения в области тени и полутени используется принцип Гюйгенса-Френеля. В соответствии с моделью Френеля область распространения радиоволн между передающим и приемным устройствами ограничивается эллипсоидом вращения вокруг линии, их соединяющей. Этот эллипсоид многослойный и может включать в себя бесконечно много зон.

Ближайшая к линии, соединяющей передатчик с приемником, зона называется первой зоной Френеля. Принято считать, что при распространении радиоволн наиболее существенной является первая зона Френеля. В ней сосредоточена примерно половина передаваемой энергии. На рисунке 3 представлено продольное сечение первой зоны Френеля.

Рисунок 3. Определение зоны Френеля

Для любой точки радиолинии радиус первой зоны Френеля (R0) можно найти по формуле:

При учете влияния поверхности Земли важен наибольший радиус первой зоны Френеля. При одинаковой высоте антенн этот радиус будет в середине радиолинии. В этом случае формула (6) преобразуется к следующему виду:

При дальности радиолинии более 5 км необходимо дополнительно как препятствие учитывать кривизну Земли. Этот эффект иллюстрируется рисунком 3. Для учета повышения уровня земной поверхности в середине радиолинии за счет ее кривизны можно воспользоваться следующей формулой:

Значения высоты препятствия, создаваемого за счет кривизны Земли, для относительных расстояний r_тек/L приведены в таблице 1.

Теперь рассчитаем дополнительное поглощение сигнала за счет его затенения поверхностью Земли. Для этого рассчитаем высоту h_max в центре радиотрассы:

Относительный просвет радиолинии при этом будет равен

, (10)

Теперь по графику зависимости ослабления сигнала относительно просвета препятствия, приведенному на рисунке 4, определим дополнительное ослабление сигнала.

Рисунок 4. Зависимость ослабления сигнала относительно просвета препятствия

Для относительного просвета радиолинии, равного –0,37, дополнительное ослабление сигнала составит 50 дБ. В результате требуемая мощность передатчика с –6 дБм возрастает до значения +44 дБм. Эта мощность соответствует мощности передатчика 20 Вт.

В данном случае мы рассмотрели ситуацию, где на одном месте расположен одиночный радиопередатчик. Однако мест, удобных для размещения ретрансляторов базовых станций не так много. Поэтому обычно в одном месте сосредотачивается большое количество радиопередатчиков радиосистем различного назначения. Для того, чтобы они не мешали друг другу, на выходе передатчика приходится ставить различные развязывающие устройства, такие как фильтры, циркуляторы, комбайнеры. Каждое из них ослабляет мощность радиосигнала. Кроме того сигнал может ослабляться антенно-фидерным трактом. Общее значение ослабления сигнала может достигать 12 дБ. Это приводит к тому, что если даже мощность на выходе передатчика будет равна 100 Вт, то до антенны дойдет всего 6 Вт:

, (11)

Для иллюстрации преобразуем это значение в ватты:

, (12)

Понравился материал? Поделись с друзьями!

Другие параметры радиопередающих устройств:

Диапазон излучаемых частот в передатчиках устройств мобильной связи Очень важной характеристикой радиопередающего устройства является диапазон излучаемых частот. Для организации подвижной радиосвязи в УКВ диапазоне.
https://digteh.ru/UGFSvSPS/DiapPrdFr/

Побочные излучения электромагнитных волн При формировании радиосигнала очень важно, чтобы весь спектр излучаемого сигнала был сосредоточен в пределах полосы частот, выделенных для данного радиоканала.
https://digteh.ru/UGFSvSPS/maska/

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/

Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре «Сигнал», Научно производственной фирме «Булат». В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи «Сигнал-201», авиационной системы передачи данных «Орлан-СТД», отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

Источник

Мощность передатчика

Мощность передатчика оказывает влияние на дальность действия РЛС. Различают мощность импульсную и среднюю.

Импульсной называют среднее значение мощности за время τ_и длительности импульса.

Средней является мощность за период T_и следования импульсов.

В общем случае импульсная мощность определяется выражением

,

где P – средняя мощность передатчика за период высокой (несущей) частоты.

Импульсная P_и и средняя P_ср мощности для импульсов прямоугольной формы связаны между собой зависимостью

, или .

В связи с тем, что отношение , называемое скважностью, имеет значительную величину, средняя мощность РЛС оказывается равной десяткам ватт при импульсной мощности, достигающей десятков и сотен киловатт.

Значение средней мощности влияет на энергетический потенциал РЛС и определяет потребляемую мощность от источника питания.

Поскольку увеличение средней мощности связано с увеличением частоты следования или длительности импульсов, то для сохранения постоянства теплового режима магнетронного генератора рекомендуется среднюю мощность РЛС оставлять по возможности без изменения при различных частотах следования или различной длительности импульсов.

Это достигается тем, что при переходе РЛС на работу импульсами меньшей длительности повышается частота следования или посылки импульсов, и наоборот.

2.4. Чувствительность и полоса пропускания приёмника

Чувствительность и полоса пропускания приемника являются одними из важных параметров, так как наряду с мощностью передатчика определяют дальность радиолокационного обнаружения и качество работы РЛС.

Чувствительность приемника характеризует его способность принимать слабые сигналы при воздействии помех. В диапазоне сантиметровых волн, используемом судовыми навигационными РЛС, причинами помех будут собственные шумы приемника.

Шумовые свойства приемника характеризуются коэффициентом шума, который равен отношению

,

где Р_С.ВХ – мощность сигнала на входе приемника;

Р_Ш.ВХ – мощность шумов на входе приемника;

Р_С.ВЫХ – мощность сигнала на выходе линейной части приемника (на входе детектора);

Р_Ш.ВЫХ – мощность шумов на выходе линейной части приемника.

Далее находим мощность сигнала на входе приемника:

.

Отношение называется коэффициентом различимости, который определяет необходимый для нормальной работы минимум отношения мощности сигнала к мощности шума на выходе линейной части приемника. Тогда

.

Минимальная мощность сигнала на входе, представляющая собой чувствительность приемника равна

.

Чувствительность приемника в основном определяется

полосой пропускания частот Df.

Значение коэффициента шума зависит от конструкции приемника и рабочей частоты настройки. В диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн коэффициент шума может достигать 30 – 100.

Полоса пропускания Df определяется длительностью импульсов. Ее оптимальное значение, при котором отношение сигнал/шум на выходе приемника будет максимальным, приблизительно равно Df_opt = 1,37/τ_И.

Количественно способность приемника принимать слабые сигналы при наличии помех характеризуется предельной и реальной, или пороговой, чувствительностью.

Предельной называют такую минимальную мощность на входе приемника, при которой отношение мощности сигнала к мощности шума на выходе линейной части приемника равно единице:

.

Реальной, или пороговой, чувствительностью называют минимальную мощность на входе приемника, при которой отношение мощности сигнала к мощности шумов на выходе линейной части приемника равно коэффициенту различимости m>1.

Чувствительность приемника выражается в единицах мощности (долях ватта) или децибелах:

,

где — в децибелах;

Р_оп – опорный уровень мощности, равный обычно 1 Вт.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Всем привет! Сегодня мы пообщаемся о мощности передатчика WiFi роутера. Зачастую при выборе маршрутизатора производители могут писать два значения: mW и dBm. Причем разные производители пишут по-разному. Перевести одно значение в другое достаточно просто, и в интернете есть много калькуляторов. Можно просмотреть зависимость этих двух величин в таблице ниже.

Как видите, чем больше мощность в dBm, тем больше прирост в мВт. Например, если мы увеличим мощность всего на десять dBm, то и мВт вырастет в 10 раз. Но если показатель первого значения будет 20, то прирост второго уже будет 100.

Тут сразу встает вопрос: а если увеличить этот показатель в роутере, он будет бить дальше и лучше? И да, и нет. Дело в том, что расстояние, на которое будет бить луч радиоволны, действительно будет лететь дальше, но это только на открытом пространстве без массивных препятствий.

Именно поэтому если выкрутить на максимальную мощность, можно навредить своей же сети. Сигнал будет настолько сильный, что начнет частично отражаться от препятствий и создавать себе помехи. Также он будет создавать помехи соседским роутерам. Если разность мощности приёмника и передатчика будут слишком велики, то это может повлиять на чистоту передачи данных.

Чувствительность приёмника

Этот показатель напрямую влияет на качество связи, как и мощность. Чувствительность, если говорить простым языком — это показатель, при котором приёмник может расшифровать слабый сигнал. Если чувствительность низкая, то приемник относительно слабый сигнал с шумами просто не сможет прочитать.

Некоторые зададутся вопросом, а почему здесь стоит знак минус. Дело в том, что данная величина измеряется относительно мощности, но в отрицательном значении. Например, если мы увеличим мощность, то значение чувствительности увеличится, но в отрицательную сторону – как на картинке ниже.

Но если вы когда-нибудь встретитесь с таблицами чувствительности и мощности маршрутизаторов, то вы можете заметить, что чувствительность будет расти со скоростью передачи данных. Чем выше чувствительность (учитывая знак минус), тем лучше связь и больше скорость. Давайте взглянем на пример таблицы снизу.

Также вы можете заметить три буквы MCS, которые при расшифровке обозначают «Modulation and Coding Scheme». Если перевести дословно, то получится: «Кодированный схема с использованием модуляции». В общем, это один из вариантов увеличить скорости передачи данных, когда на частоту радиоволны накладывается информационный сигнал. При этом может использоваться несколько антенн или для увеличения скорости более широкий канал.

Ширина канала

И тут к нам приходит новое понятие – ширина канала. Если вы когда-нибудь настраивали роутер, то могли заметить в разделе «Wi-Fi» такое понятие. Чаще всего на частоте 2.4 ГГц ширина одного канала равняется 20-40 МГц. Многие маршрутизаторы могут сразу работать с двумя полосами, автоматически их меняя.

Если говорить просто – то ширина канала даёт возможность передавать за раз определенное количество информации. Это как дорога – на однополосной дороге при постоянном движении может проехать не так много машин. Но если добавить ещё несколько полос, то поток машин будет увеличен. И тут так же.

Выше представлены варианты ширины канала для частоты 5 ГГц: 20, 40, 80, 160 Mhz. Скорость передачи, как вы уже поняли, сильно вырастает, но при этом вырастает и шумность полосы. То есть приёмник будет ловить все шумы на всех каналах, что может сказаться на скорости.

Например, если у вас очень много соседей, которые сидят на 2.4 ГГц, то при использовании 40 МГц канала, можно ловить сигналы и от них. Проблемой 2.4 ГГц является распространенность этого стандарта, так как на нём сидят почти все, а также маленькое количество каналов: всего 11. А при использовании ширины канала в 40 МГц, приёмник может начать ловить помехи от соседних каналов.

Посмотрите на картинку выше, где используется ширина канала в 20 МГц. Если мы будем использовать 40 МГц, то дуга будет покрывать почти 6 каналов. А если на этих каналах сидят соседи, то связь будет хуже, будут лаги, прерывания, потери пакетов и в результате – падение скорости.

Коэффициент усиления антенны

КУА не измеряется в мощности, так как не может потреблять электроэнергию, но в качестве параметра используется dBi. Но при этом, как ни странно, КУ можно увеличить, за счет уменьшения радиуса покрытия одного луча. Расскажу на примере лампочки. Если мы включим лампочку, то она будет рассеивать свет во все стороны.

Теперь мы берём лампочку и вкручиваем в фонарик, который начинает за счет стенок отражать пучок в одну сторону. Если мы сузим выходное отверстие, то луч будет бить дальше, но радиус окружности самого освещения будет меньше. А если отверстие сделать ещё меньше, то получится лазер, который сможет бить ещё дальше.

Сила всего передатчика, в нашем случае роутера, будет складываться от мощности (dBm) и усиления антенны (dBi). В результате мы получим dBm. Например, для улучшения сигнала в дорогих роутерах используется несколько антенн. Каждая такая антенна имеет увеличенный коэффициент усиления. Но как вы уже знаете, при это падает диапазон покрытия. Именно поэтому таких антенн ставится несколько.

Разделяют несколько видов:

Чаще всего узконаправленные используют для построения вай-фай моста на несколько километров. В таком случае на пути не должно быть почти никаких препятствий, а две антенны должны быть четко направлены друг на друга.

Источник

Радиочастотные характеристики

Оформление разрешительных документов для ввоза РЭС и ВЧУ:

В данной статье перечислены основные величины и радиочастотные характеристики, используемые и определенные в решениях Государственной комиссии по радиочастотам и измеряемые в Главном Радиочастотном Центре [1] (ГРЧЦ).

Содержание

Единицы измерения

Герц (Гц, Hz)

Например, мобильные телефоны работают в диапазоне частот от 900 (GSM) до 2600 МГц (LTE), а микроволновые печи излучают радиоволны с частотой 2400 МГц.

Что измеряется в Гц:

Ватт (Вт, W)

Ватт — основная единица измерения мощности. Определяет количество энергии, потребляемой или выделяемой за определенный промежуток времени.

Что измеряется в Вт:

Децибел (дБ, dB)

Децибел является логарифмической единицей измерений и выражает отношение двух значений одной величины. Эта единица не включена в Международную Систему единиц (СИ), однако широко используется в системах связи и многих других технических областях, так как позволяет сравнить две величины любой природы, единственным требованием является, чтобы эти величины были выражены в одинаковых единицах.

Децибел является десятой частью основной, более крупной, величины — Бела. Бел — это десятичный логарифм отношения двух мощностей. Если известны две мощности Р1 и Р2, то их отношение, выраженное в белах, определяется формулой: Но на практике бел оказался слишком крупной величиной, поэтому используется их десятая часть — децибелы:

Логарифмический способ представления чисел часто оказывается очень удобным, так как позволяет заменить умножение — сложением, деление — вычитанием, возведение в степень умножением, а извлечение корня — делением.

Что измеряется в дБ:

Децибел по мощности (дБм, дБВт, dBm, dBW)

Если принять за нулевой уровень какую-либо величину, то с ней можно сравнивать любую другую величину, например, если это милливатт, то появится величина дБм, если ватт — дБВт. Она имеет определенный физический смысл — отношение измеряемой величины к эталонной — 1 милливатту или 1 ватту. На практике используется наравне с ваттами в основном для измерения мощности сигналов.

Что измеряется в дБм:

Характеристики

Излучаемая мощность

Излучаемая (выходная) мощность — величина, которая характеризует, с какой амплитудой излучаются радиоволны. В большинстве случаев полностью определяет дальность действия устройства. Обычно измеряется в Вт или дБм.

Эффективная изотропно излучаемая мощность

Эффективная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) — характеристика мощности передатчика, учитывающая характеристики антенны и потери при передаче сигнала к ней. Является произведением мощности сигнала, подводимого к антенне, на ее коэффициент усиления и измеряется в единицах мощности (Вт, дБВт, дБм). Данная характеристика позволяет оценить реальный уровень излучений на выходе.

Основное излучение

Основное излучение — излучение, осуществляемое в полосе частот, необходимой для передачи сообщения с требуемой скоростью и качеством. Основное излучение осуществляется на рабочей частоте, выбор которой осуществляется изготовителем РЭС.

Внеполосные излучения

Помимо полезного излучения, также существуют внеполосные излучения — это излучения, которые находятся вне полосы рабочих частот, но непосредственно к ней примыкают. Они обусловлены искажениями модулирующего сигнала и неидеальностью характеристик модулятора. Внеполосные излучения нежелательны, поскольку загружают радиочастотный ресурс, однако они есть у любых радиостанций.

Побочные излучения

Побочные излучения — нежелательные излучения, находящееся за пределами основного излучения на частотах, кратных основной, и обусловленные любыми нелинейными процессами в радиоприемных устройствах, за исключением модуляции. Побочные излучения от любого блока, кроме антенны и ее фидера, не должны оказывать большего влияния, чем то, которое выявилось бы в случае, если бы к антенной системе подводилась максимально допустимая мощность на частоте этого побочного излучения.

Полоса пропускания

Полоса пропускания или ширина полосы пропускания (Bandwidth) — это диапазон частот радиоволн, в котором осуществляется основное излучение радиоэлектронного средства или высокочастотного устройства. Полоса частот устанавливается для каждого прибора таким образом, чтобы содержать не менее 90% мощности полезного сигнала.

Модуляция

Для простоты передачи информации по радиосвязи и ее помехоустойчивости, используется обработка сигнала — модуляция (манипуляция) — изменение характеристик высокочастотного несущего сигнала на основании информационного низкочастотного (звук, видео, данные). Выделяют несколько видов модуляции: амплитудную, частотную и фазовую. Модуляцию цифрового сигнала называют манипуляцией.

Спектральная плотность мощности

Спектральная плотность мощности — характеристика радиосигнала, которая описывает распределение мощности сигнала по диапазону основного излучения. Показывает энергетический спектр сигнала, то есть какой уровень мощности излучения приходится на каждую частоту.

Класс излучения

Для обозначения многообразия характеристик излучения, используется буквенно-цифровой код, называемый классом излучения. Данный параметр принят регламентом Международного Союза Электросвязи и описывает 3 обязательные характеристики, а также могут указываться 2 дополнительные характеристики:

Например, звуковое радиовещание АМ имеет класс излучения A3E, звуковое радиовещание FM — F3E.

Напряженность магнитного поля

В некоторых низкочастотных системах связи, использующих свойства магнитного поля (например, RFID), измеряется максимальная напряженность магнитного поля на расстоянии 10 метров, которая характеризует мощность устройства.

Примечания

См. также

Ссылки

РЭС и ВЧУ
Радиоэлектронные средства и высокочастотные устройства
Основные НПА
Решение ЕЭК №30 от 21 апреля 2015 г.
Перечень	2.16
Положение	Приложение 15
Основные Решения ГКРЧ
Услуги IFCG
Энциклопедия IFCG — открытый информационный ресурс для участников и экспертов в области ВЭД. Если Вам требуются услуги по таможенному оформлению, получению разрешительных документов или у Вас есть вопросы, свяжитесь с нами — Контакты IFCG. В частности, мы готовы оказать услуги по оформлению следующих разрешительных документов для ввоза РЭС (ВЧУ): Источник ← К чему снятся конкуренты Как в мессенджере фейсбук понять что сообщение прочитано → Вам также понравится Как понять что у кошки котята 20.10.202312.06.2023 admin 0 На что посадить мох в аквариуме 23.10.202317.06.2023 admin 0 Как понять что жена полюбила другого признаки 23.10.202312.06.2023 admin 0 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Δ