Unidades de intensidade de campo

"Cal é a diferenza entre dBu, dBm, dBuV e outras unidades? Hai moita confusión cando enxeñeiros, técnicos e vendedores de equipos falan de unidades de ganancia de antena e forza de campo. Persoas de distintas disciplinas da industria das telecomunicacións de radio venestou a falar linguas diferentes e a maioría da xente non é plurilingüe. ----- FMUSER " 

#Unidades de Antena Ganancia
Aínda que a forza do campo en calquera lugar é independente de a ganancia da antena, a tensión recibida no receptor non o é. Por iso, consideramos primeiro a ganancia de antena

A ganancia pódese expresar como multiplicador de potencia ou en dB. A ganancia de antena indicada en dB refírese a un dipolo isotrópico ou a media onda. A industria de microondas estableceu universalmente a convención sobre a ganancia de antena en dBi (referida a isotrópicos). A industria móbil terrestre mostrou a ganancia de antena case universalmente como dBd (referida a un dipolo de media onda en lugar de isotrópico.) 

Vexa tamén: >> Cal é a diferenza entre "dB", "dBm" e "dBi"?  

Cando un fabricante enumera unha ganancia como dB, normalmente pode supor que a ganancia referenciada é dBd. Os fabricantes de antenas de transmisión refírense normalmente a unha ganancia multiplicadora onde a potencia de entrada da antena multiplícase con esta ganancia para producir o poder radiado efectivo.

A antena máis sinxela é un radiador isotrópico. Esta é unha antena teórica que irradia o mesmo nivel de enerxía en todas as direccións cando se aplica enerxía á antena. Aínda que realmente non se pode construír este tipo de antena, o uso do concepto proporciona un estándar uniforme contra o que se pode calibrar e comparar o rendemento de todas as antenas fabricadas.

Figura 1: dipolo de media onda fronte a antena isotrópica

Unha antena que se pode construír facilmente é un dipolo de media lonxitude de onda. Unha media lonxitude de onda antena dipolo ten unha ganancia de 2.15 dB maior que unha antena isotrópica. O dipolo concentra a enerxía en certas direccións, de xeito que a radiación nesas direccións é maior que a radiación dunha fonte isotrópica coa mesma potencia de entrada.

Vexa tamén: >> ¿É máis a ganancia de antena mellor?

Polo tanto, a ganancia dunha antena referida a un radiador isotrópico é a ganancia referida a un dipolo de media lonxitude de onda máis 2.15 dB:

Como se mostra na figura 1 (e na figura 2) pódese considerar unha antena direccional (incluído un dipolo de media onda) que concentra a enerxía dispoñible introducida na antena, enfocando a enerxía radiada desde a antena cara á dirección desexada. A enerxía radiada na dirección (s) desexada aumenta reducindo a enerxía radiada nalgunha outra (s) dirección.

Por exemplo, unha matriz colinear de catro antenas dipolo normalmente terá unha ganancia de 6 dBd. Esta mesma antena terá unha ganancia de 8.15 dBi (referida a isotrópicos).

Figura 2: Ganancia en dBd vs. DBI

Vexa tamén: >> Consellos sobre a medición de ganancia de antena 

Ás veces, os patróns de antena direccional representan un aumento en dB por encima dun dipolo de media onda Outros patróns móstranse como unha tensión de campo relativa. Estes son directamente transferibles sempre que se coñeza a ganancia absoluta en dBd ou dBi do lóbulo principal da antena. A ecuación é a seguinte:


onde:
● G é o aumento de dB nun acimuto particular

● Gm é o máximo de potencia en dB referido a un dipolo de media onda

● Rv é a tensión de campo relativa para o azimuto particular

●Para converter o valor de ganancia (en dB) dun acimut particular a un valor de campo relativo, use a seguinte ecuación:


Cando se coñece a potencia máxima eficaz radiada e a tensión de campo relativa sobre un azimuto particular, a potencia radiada efectiva dese azimuto concreto calcúlase a partir da seguinte ecuación:

onde:
● Rp é a potencia efectiva de radiación dun determinado azimuto (en vatios, kW, etc.)

● P é a potencia efectiva radiada no lóbulo principal (máx.) No plano horizontal (en vatios, kW, etc.)

Vexa tamén:>> Teoría básica da antena: dBi, dB, dBm dB (mW)

Unidades de intensidade de campo
Tamén hai moita confusión no vocabulario pola forza do campo (tamén chamada intensidade de campo). Os valores adoitan expresarse en dBu, dBµV e dBm. Cada unidade ten mérito e uso común en determinadas disciplinas na web industria de comunicacións de radio. Non obstante, a confusión xeneralizada sobre como se relacionan entre si provoca frustración e malentendidos sobre o deseño do sistema e o rendemento real. Os seguintes termos trataranse de longo.

● dBu é E (intensidade de campo eléctrico) sempre en decibelios por encima dun microvolto / metro (dBµV / m)

● dBµV (usando a letra grega µ ["mu"] en vez de u) é a tensión expresada en dB por encima dunha microvolta nunha impedancia de carga específica; na terra e na transmisión son normalmente de 50 ohmios.

● dBm é un nivel de potencia expresado en dB por encima dun milliwatt

# Intensidade de campo eléctrico
A unidade de intensidade de campo eléctrico dBu é a unidade utilizada extensamente pola Comisión Federal de Comunicacións cando se refire á forza do campo. A verdadeira forza de campo eléctrico exprésase sempre nalgún valor relativo de voltios / metro - nunca en voltios ou milliwatts. A intensidade do campo eléctrico é independente da frecuencia, a antena que recibe, a antena que recibe impedancia e recibindo transmisión perda de liña. Por tanto, esta medida pode usarse como medida absoluta para describir áreas de servizo e comparar diferentes instalacións de transmisión independentes das moitas variables introducidas por diferentes configuracións de receptores.

Cando un camiño ten unha liña de visión sen obstáculos e ningunha obstrución entra dentro do 0.5 da primeira zona de Fresnel, o que introduciría unha atenuación adicional, a forza de campo eléctrico recibida aproximarase á do espazo libre e pode calcularse a partir da seguinte ecuación:

onde:
● O ERP exprésase en dB por encima de 1 kW

● d é a distancia expresada en quilómetros

Vexa tamén: >> Bases de comprensión da ganancia da antena

# Tensión e potencia recibidas
Aínda cálculos a forza de campo eléctrico é independente das características do receptor mencionadas anteriormente, as predicións de tensión e a potencia recibida subministradas á entrada dun receptor deben ter moi en conta cada un destes factores. A correlación entre a forza do campo eléctrico ea tensión aplicada á entrada do receptor é imposible a non ser que se coñeza e considere toda a información enumerada no deseño do sistema.

Cando se aplican exactamente as mesmas condicións (ruta, frecuencia, potencia radiada efectiva, etc.) en circunstancias idénticas, as seguintes ecuacións permitirán que o deseñador do sistema se traduza entre os distintos sistemas con total confianza.

A forza de campo en función da tensión recibida, a ganancia e a frecuencia da antena de recepción cando se aplica a unha antena cuxa impedancia é de 50 ohmios pódese expresar como:


Resolto para a tensión recibida esta ecuación convértese en:

Para cálculos de potencia e tensión nunha carga de 50 ohmios:

Substituíndo o valor de campo pola tensión desde Eq. 7:

Teña en conta que a ecuación máis xeral para valores de impedancia (Z) distintos de 50Ω é:

E substituíndo o valor de campo pola tensión desde Eq. 7:

onde:
● Gr é a ganancia isotrópica da antena receptora

● Z é a impedancia do sistema en Ohms

Cando se plasma un "contorno de forza de campo" e identifícase en dBm ou microvoltas (dBµV), é importante coñecer estes valores de frecuencia e ganancia de antena. O usuario debe entender que tales "contornos" só son válidos para unha frecuencia e para a predición de antena de recepción que se usa para a predición. Tamén hai unha perda fixa na liña de transmisión da antena receptora, que a miúdo asume que non ten perda.

Por estas razóns, tales "contornos" son ambiguos como as predicións de cobertura, cando todas as ganancias de antena receptora e as perdas de liña de transmisión non son idénticas para todos os receptores. Para determinar o nivel de forza de campo necesario para recibir adecuadamente un sinal transmitido, use a ecuación 6 anterior, tendo en conta a frecuencia, a ganancia da antena de recepción e o nivel de tensión do receptor requirido para o nivel desexado de silencio no receptor.

Vexa tamén: >> Que é VSWR: Ratio de onda permanente de tensión 

Estas predicións son para a tensión nos terminais de antena. A tensión e os niveis de potencia reais na entrada do receptor deben ter en conta a perda adicional presente na liña de transmisión receptora. Esta perda de sinal é particularmente crítica en altas frecuencias cando os cables son longos.

Figura 3: Campo eléctrico e retensión e potencia cesadas

A figura 3 resume a relación entre a forza do campo eléctrico e a tensión e a potencia nos terminais de entrada do receptor.

A forza do campo eléctrico (en dBu) é só unha función de:

● Transmisor de potencia radiada efectiva.

● Distancia do transmisor.

● Perdidas por obstrucións do terreo.

Dado que a forza do campo eléctrico é independente de calquera características do receptor, é un estándar útil para computar áreas de cobertura.

O campo eléctrico induce unha tensión á antena, transferindo enerxía á antena. A tensión (dBµV) nos terminais da antena é función da ganancia da antena para a frecuencia particular que se está a considerar. A potencia (dBm) dispoñible nos terminais da antena tamén é función da impedancia da antena (normalmente 50 Ohms).

A liña de transmisión (normalmente cable coaxial ou guía de onda) conecta os terminais da antena aos terminais de entrada do receptor. A tensión e a potencia nos terminais de entrada do receptor redúcense pola perda nesta liña de transmisión. As perdas da liña de transmisión son función do tamaño e tipo da liña de transmisión e da frecuencia de funcionamento. Ademais, outras perdas afectan a potencia transferida aos terminais de entrada do receptor. Vexa "Valores de perda típicos" na sección de Referencia Técnica para obter máis información sobre as perdas no interior dos vehículos, as perdas por proximidade do corpo cos receptores de man, etc.

Vexa tamén: >> Cal é a diferenza entre AM e FM? 

#Conclusión
A conclusión obvia desta información é que os sistemas de recepción con diferentes ganancias de antena requiren valores de forza eléctrica de campo significativamente diferentes para un bo funcionamento. Un contorno de área de servizo (en dBµV ou dBm) calculado para un receptor móbil con antena de tellado de alta ganancia montada permanentemente pode resultar erro para os usuarios con unidades de man antena de baixa ganancia.

Con base no equipamento proposto e as ecuacións anteriores, o deseñador do sistema agora pode calcular a intensidade de campo necesaria para calquera sistema de recepción particular. O funcionamento dos receptores en zonas onde a forza do campo atende ou supera o nivel de deseño do equipo pode esperar que produza un rendemento satisfactorio do sistema. A sección de referencia técnica de Field Intensity Grids analiza a conversión de valores de intensidade de campo eléctrico (computados en dBu con TAP) a outras unidades para trazar directamente en dBm ou dBµV.

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes