Samarali nurli quvvat - Effective radiated power

Ekvivalent izotrop nurlanish kuchini (EIRP) ta'rifi tasviri. O'qlar desibelda signal kuchi birliklariga ega. bo'ladi nurlanish naqshlari ma'lum bir uzatgichni boshqaradigan a yo'naltirilgan antenna. Bu a uzoq maydon signal kuchi uning maksimal nurlanish yo'nalishi bo'yicha (asosiy lob ) z o'qi bo'ylab. The yashil soha idealning nurlanish naqshidir izotropik antenna direktiv antenna kabi maksimal signal kuchini chiqaradi. Bunday quvvatni tarqatish uchun izotropik antennaga tatbiq etilishi kerak bo'lgan transmitter quvvati EIRP hisoblanadi.

Samarali nurli quvvat (ERP) bilan sinonim teng quvvatli quvvat, bu IEEE yo'naltirilgan yo'nalishning standartlashtirilgan ta'rifi radio chastotasi (RF) kuchi, masalan, a tomonidan chiqarilgan radio uzatuvchi. Bu jami kuch yilda vatt a tomonidan yoritilishi kerak edi yarim to'lqinli dipolli antenna bir xil nurlanish intensivligini berish (signal kuchi yoki quvvat oqimining zichligi kvadrat metr uchun vattda) antennaning eng kuchli nurlari yo'nalishida joylashgan uzoq qabul qilgichdagi haqiqiy manba antenna sifatida (asosiy lob ). ERP transmitter tomonidan chiqarilgan quvvat va antennaning ushbu quvvatni ma'lum yo'nalishga yo'naltirish qobiliyatining kombinatsiyasini o'lchaydi. Bu ko'paytiriladigan antennaga kirish kuchiga teng daromad antenna. U elektronikada va telekommunikatsiya, xususan eshittirish a ning aniq kuchini miqdoriy aniqlash eshittirish stantsiyasi uning qabulxonasida tinglovchilar tomonidan tajribali.

Xuddi shu narsani o'lchaydigan alternativ parametr samarali izotrop nurlanish kuchi (EIRP). Effektiv izotropik nurlanish kuchi - bu an nurlanishi kerak bo'lgan faraziy kuchdir izotropik antenna antennaning eng kuchli nurlari yo'nalishi bo'yicha haqiqiy manbali antenna bilan bir xil ("ekvivalent") signal kuchini berish. EIRP va ERP o'rtasidagi farq shundaki, ERP haqiqiy antennani yarim to'lqinli dipolli antennaga, EIRP esa uni nazariy izotropik antennaga taqqoslaydi. Yarim to'lqinli dipolli antenna 1,64 (yoki 2,15) ga teng bo'lganligi sababli dB ) izotrop radiator bilan taqqoslaganda, agar ERP va EIRP vatt bilan ifodalangan bo'lsa, ularning aloqasi

Agar ular desibelda ifodalangan bo'lsa

Ta'riflar

Samarali nurlanish kuchi va samarali izotrop nurlanish kuchi har ikkala quvvat zichligini o'lchaydi va radio uzatgich va antenna (yoki boshqa elektromagnit to'lqinlar manbai) ma'lum bir yo'nalishda tarqaladi: signalning maksimal kuchi yo'nalishi bo'yicha (""asosiy lob ") uning nurlanish namunasi.[1][2][3][4] Ushbu aniq quvvat ikki omilga bog'liq: umumiy quvvat chiqishi va nurlanish naqshlari antennaning - bu quvvatning qancha qismi kerakli yo'nalishda tarqaladi. Oxirgi omil antenna ortishi, bu antenna tomonidan chiqariladigan signal kuchining maksimal nurlanish yo'nalishidagi standart antennaga nisbati. Masalan, 4 (6 dBi) kuchga ega bo'lgan antennani oziqlantiradigan 1000 vattli uzatuvchi asosiy lob yo'nalishi bo'yicha signal kuchiga va shu bilan ERP va EIRP ga ega bo'ladi, chunki 4000 vattli uzatuvchi 1 (0 dBi) daromadli antenna. Shunday qilib, ERP va EIRP - bu transmitterlar va antennalarning turli xil kombinatsiyalarini teng ravishda taqqoslashi mumkin bo'lgan nurli quvvat o'lchovlari.

Nomlariga qaramay, ERP va EIRP transmitter quvvatini yoki antenna tomonidan tarqalgan umumiy quvvatni o'lchamaydilar, ular faqat asosiy lob bo'ylab signal kuchini o'lchaydilar. Ular boshqa yo'nalishlarda tarqalgan quvvat yoki umumiy quvvat haqida ma'lumot bermaydilar. ERP va EIRP har doim antenna tomonidan chiqarilgan haqiqiy umumiy quvvatdan kattaroqdir.

ERP va EIRP o'rtasidagi farq shundan iboratki, antennani olish an'anaviy ravishda ikki xil birlikda, antennani ikki xil standart antennalarga taqqoslash bilan o'lchangan; an izotropik antenna va a yarim to'lqinli dipol antenna:

  • Izotropik daromad quvvat zichligining nisbati (kvadrat metr uchun vattdagi signal kuchi) antennadan uzoqroq joyda ( uzoq maydon ) uning maksimal nurlanish yo'nalishi bo'yicha (asosiy lob), quvvatga xuddi shu nuqtada gipotetik yo'qotishsiz olingan izotropik antenna, bu barcha yo'nalishlarda teng quvvatni tarqatadi
Daromad ko'pincha ning logaritmik birliklarida ifodalanadi desibel (dB). Izotropik antennaga (dBi) nisbatan desibel yutug'i berilgan
  • Dipolli daromad antennadan olingan quvvat zichligining uning maksimal nurlanish yo'nalishi bo'yicha quvvat zichligiga nisbati yo'qotishsiz olingan yarim to'lqinli dipol uning maksimal nurlanish yo'nalishi bo'yicha antenna
Dipolga (dBd) nisbatan desibel yutug'i quyidagicha berilgan

Izotropik antennadan farqli o'laroq, dipol "donut shaklidagi" nurlanish naqshiga ega, uning nurlanish kuchi antennaga perpendikulyar yo'nalishda maksimal, antenna o'qida nolga kamayadi. Dipolning nurlanishi gorizontal yo'nalishda to'planganligi sababli yarim to'lqinli dipolning yutug'i izotropik antennadan kattaroqdir. Yarim to'lqinli dipolning izotropik yutug'i 1,64, yoki desibelda 10 log 1,64 = 2,15 dBi, shuning uchun

Desibellarda

EIRP va ERP ikkita o'lchovlari yuqoridagi ikki xil standart antennalarga asoslangan:[1][3][2][4]

  • EIRP yo'qolganlarga zarur bo'lgan vattdagi RMS quvvat manbai sifatida tavsiflanadi izotropik antenna haqiqiy uzatuvchi kabi antennadan uzoqda bo'lgan maksimal quvvat zichligini berish. Bu transmitter antennasiga quvvat manbai izotropik antennaning ko'payishiga ko'paytiriladi
ERP va EIRP ko'pincha ifodalanadi desibel (dB). Kirish quvvati desibellarda, odatda, mos yozuvlar darajasiga taqqoslash bilan hisoblanadi vatt (V): . Ikki omilni ko'paytirish ularning desibel qiymatlarini qo'shishga teng bo'lgani uchun
  • ERP, yo'qotishsiz uchun zarur bo'lgan vattdagi RMS quvvat manbai sifatida tavsiflanadi yarim to'lqinli dipol antennadan uzoqda bo'lgan maksimal quvvat zichligini haqiqiy uzatuvchi bilan ta'minlash uchun antenna. Bu yarim to'lqinli dipolga nisbatan antennaning ko'payishiga ko'paytirgichning antennasiga quvvat kiritishiga teng
Desibellarda

Daromadning ikkita ta'rifi faqat doimiy omil bilan farq qilganligi sababli, ERP va EIRP ham farq qiladi

Desibellarda

Transmitterning chiqish quvvati bilan bog'liqligi

Transmitter odatda antennaga a orqali ulanadi uzatish liniyasi. Elektr uzatish liniyasi katta yo'qotishlarga olib kelishi mumkinligi sababli , antennaga qo'llaniladigan quvvat odatda transmitterning chiqish quvvatidan kam bo'ladi . ERP va EIRP ning transmitterning chiqish quvvati bilan aloqasi

Antennadagi yo'qotishlar daromadga kiritilgan.

Signal kuchiga bog'liqlik

Agar signal yo'li bo'sh joyda bo'lsa (ko'rishning tarqalishi yo'q bilan ko'p yo'lli ) signal kuchi (quvvat oqimining zichligi kvadrat metr uchun vatt bilan) har qanday ma'lum masofada asosiy lob o'qidagi radio signalning antennadan EIRP yoki ERP dan hisoblash mumkin. Izotropik antenna antennada markazlashgan shar va radiusli sharning maydoni bo'yicha teng quvvat oqimi zichligini chiqaradi. bu keyin

Beri ,

Ammo agar radio to'lqinlari harakatlansa er to'lqini O'rta yoki uzoq to'lqinli eshittirish uchun odatdagidek, osmon to'lqini yoki bilvosita yo'llar uzatishda muhim rol o'ynaydi, to'lqinlar qo'shimcha susayishiga olib keladi, bu antennalar orasidagi erga bog'liq, shuning uchun bu formulalar haqiqiy emas.

Dipol va izotrop radiatorlar

ERP yarim to'lqinning maksimal yo'nalishi bilan taqqoslaganda (ma'lum yo'nalishda) antenna kuchayishi sifatida hisoblanadi dipolli antenna, u qabul qiluvchiga yo'naltirilgan matematik ravishda virtual samarali dipolli antennani yaratadi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, uzatuvchi tomonidan berilgan yo'nalish bo'yicha shartli qabul qilgich, agar manba maksimal direktivaga yo'naltirilgan va mos keladigan ideal dipol bilan almashtirilsa, xuddi shu quvvatni oladi. qutblanish qabul qiluvchiga qarab va ERP ga teng antenna kirish quvvati bilan. Qabul qilgich farqni aniqlay olmaydi. Ideal yarim to'lqinli dipolning maksimal direktivligi doimiy, ya'ni 0 dBd = 2.15 dBi. Shuning uchun ERP har doim EIRP dan 2,15 dB ga kam. Ideal dipolli antennani izotrop radiator bilan almashtirish mumkin (haqiqiy dunyoda mavjud bo'lmaydigan sof matematik moslama) va qabul qilish quvvati 2,15 dB ga oshgan ekan, farqni bilmaydi.

Afsuski, dBd va dBi o'rtasidagi farq ko'pincha belgilanmasdan qoldiriladi va o'quvchi ba'zan ishlatilgan xulosani chiqarishga majbur bo'ladi. Masalan, a Yagi-Uda antennasi oddiy dipolga qaraganda yaxshiroq energiya markazini (yo'naltirish) yaratish uchun aniq vaqt oralig'ida joylashgan bir nechta dipollardan qurilgan. U dipollardan tuzilganligi sababli, ko'pincha uning antennaga ega bo'lishi dBd bilan ifodalanadi, lekin faqat dB sifatida ko'rsatilgan. Shubhasiz, bu noaniqlik muhandislik xususiyatlariga nisbatan nomaqbul. Yagi-Uda antennasining maksimal direktivasi 8,77 dBd = 10,92 dBi ni tashkil qiladi. Uning yutug'i η faktoridan kamroq bo'lishi kerak, bu esa JB birliklarida salbiy bo'lishi kerak. Antenna tomonidan qabul qilingan quvvatni bilmasdan na ERP, na EIRPni hisoblash mumkin emas, ya'ni ERP va EIRP bilan dBd yoki dBi birliklaridan foydalanish to'g'ri emas. Antennadan oldin 6 dB yo'qotish bilan 100 vattli (20 dBW) uzatgichni qabul qilaylik. ERP <22.77dBW va EIRP <24.92dBW, ikkalasi ham dB da by ga ideal. Qabul qilgich uzatuvchi antennaning birinchi yon lobida va har bir qiymat yana 7,2 dB ga kamayadi deb taxmin qilsak, bu Yagi-Udaning asosiy qismidan yon tomoniga yo'nalish pasayishi. Shuning uchun, ushbu uzatgichning yon tomoni bo'ylab har qanday joyda, agar Yagi-Uda ideal dipol bilan almashtirilsa (qabul qiluvchiga yo'naltirilgan) yoki antenna kirish quvvati bo'lgan izotrop radiator 1,57 ga oshgan bo'lsa, ko'r qabul qilgich farqni aniqlay olmaydi. dB.[5]

Polarizatsiya

Hozirgacha polarizatsiya hisobga olinmagan, ammo uni to'g'ri aniqlashtirish kerak. Dipolli radiatorni ko'rib chiqishda ilgari biz uni qabul qilgich bilan to'liq moslashtirilgan deb taxmin qildik. Endi qabul qiluvchi antenna dumaloq polarizatsiyalangan deb taxmin qiling va antenna yo'nalishidan qat'i nazar minimal 3 dB polarizatsiya yo'qolishi bo'ladi. Agar qabul qilgich ham dipol bo'lsa, uni nazariy jihatdan nol energiya olinadigan qilib transmitterga ortogonal ravishda tekislash mumkin. Biroq, bu qutblanish yo'qotilishi ERP yoki EIRPni hisoblashda hisobga olinmaydi. Aksincha, qabul qiluvchi tizim dizaynerlari ushbu yo'qotishlarni tegishli ravishda hisobga olishlari kerak. Masalan, uyali telefon minorasi qat'iy chiziqli polarizatsiyaga ega, ammo mobil telefon har qanday o'zboshimchalik yo'nalishida yaxshi ishlashi kerak. Shuning uchun, telefonning dizayni, telefonda olingan ikki tomonlama polarizatsiyani ta'minlashi mumkin, shunda olingan energiya yo'naltirilganligidan qat'iy nazar maksimal darajaga ko'tariladi yoki dizayner dumaloq polarizatsiyalangan antennadan foydalanishi va kuchaytirganda qo'shimcha 3 dB yo'qotishni hisobga olishi mumkin.

FM misoli

FM radioeshittirish stantsiyasining to'rtta dipolli antennasi.

Masalan, an FM radiostansiya bu 100000 borligini reklama qiladi vatt aslida 100000 vattli ERP mavjud va emas haqiqiy 100000 vattli uzatuvchi. The uzatuvchi quvvat chiqishi Bunday stantsiyaning (TPO) odatda 10 000 dan 20 000 vattgacha bo'lishi mumkin, kuchaytirish koeffitsienti 5 dan 10 gacha (5 × 10 × yoki 7 dan 10 gacha). dB ). Ko'pgina antenna dizaynlarida daromad birinchi navbatda kuchni konsentratsiya qilish orqali amalga oshiriladi gorizontal tekislik va yordamida uni yuqoriga va pastga qarab bostirish bosqichma-bosqich massivlar antenna elementlari. Quvvatning taqsimlanishi balandlik burchagi vertikal naqsh sifatida tanilgan. Antenna gorizontal ravishda yo'naltirilganda, daromad va ERP o'zgaradi azimut (kompas yo'nalish). Barcha yo'nalishlar bo'yicha o'rtacha quvvatdan ko'ra, bu antennaning asosiy lobining yo'nalishi bo'yicha aniq quvvat stantsiyaning ERP sifatida keltirilgan (bu bayonot ERP ta'rifini ko'rsatishning yana bir usuli). Bu, ayniqsa, xabar berilgan ulkan ERP-larga taalluqlidir qisqa to'lqin juda tor ishlatadigan radioeshittirish stantsiyalari nur kengliklari ularning signallarini qit'alar va okeanlar bo'ylab olish uchun.

Amerika Qo'shma Shtatlari tomonidan tartibga solish

Qo'shma Shtatlarda FM radiosi uchun ERP har doim nazariy jihatdan nisbiy mos yozuvlar yarim to'lqinli dipol antenna. (Ya'ni, ERPni hisoblashda eng to'g'ridan-to'g'ri yondashuv - dBd-da antenna ortishi bilan ishlash). Antennaning polarizatsiyasi bilan shug'ullanish uchun Federal aloqa komissiyasi (FCC) ERP ni gorizontal va vertikal ravishda ro'yxatlaydi o'lchovlar FM va televizor uchun. Gorizontal ikkalasi uchun standartdir, ammo agar vertikal ERP kattaroq bo'lsa, uning o'rniga ishlatiladi.

AQSh FM radioeshittirish uchun maksimal ERP odatda 100000 vatt (FM II zonasi) yoki 50000 vatt (odatda I va I-A aholi zichroq zonalarida), ammo aniq cheklovlar litsenziya va antennaning sinfiga qarab farq qiladi. balandligi o'rtacha relyefdan yuqori (HAAT).[6] Ba'zi stantsiyalar mavjud bobosi ichida yoki juda kamdan-kam hollarda berilgan voz kechish, va odatdagi cheklovlardan oshib ketishi mumkin.

Mikroto'lqinli pechning muammolari

Ko'pchilik uchun mikroto'lqinli pech tizimlar, umuman yo'naltirilmagan izotropik antenna (qaysi biri tarqaladi har qanday yo'nalishda teng darajada va mukammal darajada yaxshi - jismoniy imkonsizlik) mos yozuvlar antennasi sifatida ishlatiladi, keyin esa kimdir gapiradi EIRP (samarali izotrop ERP o'rniga). Bunga quyidagilar kiradi sun'iy yo'ldosh transponderlar dipol tarzidagi antennalardan ko'ra mikroto'lqinli idish va reflektorlardan foydalanadigan, radar va boshqa tizimlar.

Past chastotali muammolar

Bo'lgan holatda o'rta to'lqin (AM) stantsiyalari Qo'shma Shtatlar, quvvat chegaralari haqiqiy transmitter quvvatiga o'rnatiladi va ERP oddiy hisob-kitoblarda ishlatilmaydi. Bir qator stantsiyalar tomonidan ishlatiladigan ko'p yo'nalishli antennalar signalni har tomonga teng ravishda tarqatadi. Yo'nalishdagi massivlar odatda tunda, birgalikda yoki qo'shni kanal stantsiyalarini himoya qilish uchun ishlatiladi, ammo ba'zilari 24 soat yo'nalishda ishlaydi. Bunday massivni loyihalashda antennaning samaradorligi va tuproq o'tkazuvchanligi hisobga olinsa ham, FCC ma'lumotlar bazasida ERP emas, balki stansiyaning transmitter quvvati ko'rsatiladi.

Tegishli shartlar

Ga ko'ra Elektr muhandislari instituti (Buyuk Britaniya), ERP ko'pincha radiatsiya quvvati uchun umumiy mos yozuvlar atamasi sifatida ishlatiladi, ammo aniq aytganda faqat antenna yarim to'lqinli dipol bo'lganda ishlatilishi kerak,[7] va FM uzatish haqida gap ketganda ishlatiladi.[8]

EMRP

Samarali monopol nurli quvvat (EMRP) Evropada, xususan, nisbatan ishlatilishi mumkin o'rta to'lqin radioeshittirish antennalari. Bu ERP bilan bir xil, faqat qisqa vertikal antenna (ya'ni qisqa) monopol ) yarim to'lqin o'rniga mos yozuvlar antennasi sifatida ishlatiladi dipol.[7]

CMF

Kimyoviy kuch (CMF) - radiatsiya intensivligini ifodalash uchun ishlatiladigan muqobil atama volt, ayniqsa pastki chastotalarda.[7] Bu ishlatiladi Avstraliya qonunchiligi AM translyatsiya xizmatlarini tartibga soluvchi, uni quyidagicha tavsiflaydi: "transmitter uchun [u] volts bilan ko'rsatilgan mahsulotni anglatadi: (a) transmitterning ishlashi tufayli kosmosning ma'lum bir nuqtasida elektr maydon kuchlanishi; va (b) ushbu nuqtaning uzatuvchi antennasidan masofasi ".[9]

Bu bilan bog'liq AM translyatsiya faqat maydon kuchini ifodalaydi "mikrovoltlar uzatuvchi antennadan 1 kilometr masofada metrga ».[8]

HAAT

VHF va undan yuqori chastotalar uchun o'rtacha er balandligidan balandligi ERP ni ko'rib chiqishda juda muhimdir, chunki signal qamrovi (translyatsiya diapazoni ) berilgan ERP tomonidan ishlab chiqarilgan antenna balandligi bilan keskin oshadi. Shu sababli, faqat bir necha yuz vattli ERP stantsiyasi bir necha ming vattli ERP stantsiyasidan ko'proq maydonni qamrab olishi mumkin, agar uning signali erdagi to'siqlardan yuqori bo'lsa.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b Jons, Grem A.; Layer, Devid X.; Osenkovskiy, Tomas G. (2007). Milliy teleradioeshittirishlar muhandislik qo'llanmasi, 10-nashr. Elsevier. p. 1632. ISBN  978-1136034107.
  2. ^ a b Xuang, Yi; Boyl, Kevin (2008). Antennalar: nazariyadan amaliyotga. John Wiley va Sons. 117–118 betlar. ISBN  978-0470772928.
  3. ^ a b Seybold, Jon S. (2005). RFni ko'paytirishga kirish. John Wiley va Sons. p. 292. ISBN  0471743682.
  4. ^ a b Vayk, Martin H. (2012). Aloqa bo'yicha standart lug'at. Springer Science and Business Media. p. 327. ISBN  978-1461566724.
  5. ^ Cheng, Devid K. (1992). Dala va to'lqinli elektromagnitika, 2-nashr. Addison-Uesli. 648-650 betlar.
  6. ^ 47 CFR 73.211
  7. ^ a b v Barclay, Les, ed. (2003). Radio to'lqinlarini ko'paytirish. Elektromagnitika va radarning 2-jildi, IET Raqamli kutubxonasi. Elektr muhandislari instituti (hissador). London: muhandislik va texnologiya instituti. p. 13-14. ISBN  978-0-85296-102-5. Olingan 14 sentyabr 2020.
  8. ^ a b "3MTR quvvatni oshirishi mumkin". radioinfo. 2011 yil 24-noyabr. Olingan 14 sentyabr 2020.
  9. ^ "Teleradioeshittirish xizmatlari (texnik rejalashtirish) bo'yicha ko'rsatmalar 2017". Federal qonunchilik registri. Avstraliya hukumati. 2017 yil 28 sentyabr. Olingan 14 sentyabr 2020. CC-BY icon.svg Matn ushbu manbadan ko'chirilgan, u ostida mavjud Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsenziya.