Đơn vị cường độ trường

"Sự khác biệt giữa dBu, dBm, dBuV và các đơn vị khác là gì? Có rất nhiều nhầm lẫn khi các kỹ sư, kỹ thuật viên và nhân viên bán hàng thiết bị nói về các đơn vị tăng ăng ten và cường độ trường. Những người trong các ngành khác nhau của ngành công nghiệp viễn thông vô tuyến nhìn thấym để được nói các ngôn ngữ khác nhau và hầu hết mọi người không phải là đa ngôn ngữ. ----- FMUSER " 

#Units của Anten tăng
Trong khi cường độ trường tại bất kỳ vị trí nào là độc lập với ăng-ten, điện áp nhận tại máy thu không. Do đó, trước tiên chúng ta hãy xem xét mức tăng ăng ten

Độ lợi có thể được biểu thị bằng hệ số nhân công suất hoặc tính bằng dB. Độ lợi anten nêu trong dB được tham chiếu đến lưỡng cực hoặc lưỡng cực nửa bước sóng. Ngành công nghiệp vi sóng đã thiết lập phổ biến quy ước báo cáo mức tăng anten tính theo dBi (được tham chiếu đến đẳng hướng). Ngành công nghiệp di động mặt đất có mức tăng ăng ten được biểu thị gần như toàn cầu là dBd (được tham chiếu đến một lưỡng cực nửa sóng thay vì đẳng hướng.) 

Xem thêm: >> Sự khác biệt giữa "dB", "dBm" và "dBi" là gì?  

Khi nhà sản xuất liệt kê mức tăng là dB, bạn thường có thể giả định rằng mức tăng được tham chiếu là dBd. Các nhà sản xuất ăng-ten phát sóng thường đề cập đến mức tăng nhân, trong đó công suất đầu vào của ăng-ten được nhân với mức tăng này để mang lại công suất bức xạ hiệu quả.

Ăng-ten đơn giản nhất là một bộ tản nhiệt đẳng hướng. Đây là một ăng-ten lý thuyết tỏa ra cùng một mức năng lượng theo mọi hướng khi cấp nguồn cho ăng-ten. Mặc dù loại ăng-ten này thực sự không thể được chế tạo, việc sử dụng khái niệm này cung cấp một tiêu chuẩn thống nhất mà hiệu suất của tất cả các ăng-ten được sản xuất có thể được hiệu chuẩn và so sánh.

Hình 1: Lưỡng cực nửa sóng so với ăng ten đẳng hướng

Một ăng ten có thể dễ dàng chế tạo là một lưỡng cực nửa bước sóng. Một nửa bước sóng ăng ten lưỡng cực có mức tăng 2.15 dB lớn hơn ăng ten đẳng hướng. Lưỡng cực tập trung năng lượng theo các hướng nhất định, do đó bức xạ theo các hướng đó lớn hơn bức xạ từ một nguồn đẳng hướng có cùng công suất đầu vào.

Xem thêm: >> Có nhiều ăng-ten đạt được tốt hơn?

Do đó, mức tăng của anten được tham chiếu đến bộ tản nhiệt đẳng hướng là mức tăng được tham chiếu đến một lưỡng cực nửa bước sóng cộng với 2.15 dB:

Như được hiển thị trong Hình 1 (và Hình 2), có thể xem xét ăng-ten định hướng (bao gồm cả lưỡng cực nửa sóng) để tập trung năng lượng có sẵn vào ăng-ten, tập trung năng lượng tỏa ra từ ăng-ten theo hướng mong muốn. Năng lượng bức xạ theo (các) hướng mong muốn được tăng lên bằng cách giảm năng lượng bức xạ theo một số hướng khác.

Ví dụ, một mảng collinear gồm bốn anten lưỡng cực thường sẽ có mức tăng 6 dBd. Ăng-ten tương tự này sẽ có mức tăng 8.15 dBi (được tham chiếu đến đẳng hướng).

Hình 2: Tăng theo dBd so với dBi

Xem thêm: >> Lời khuyên về Đo lường mức tăng anten 

Các mẫu ăng ten định hướng đôi khi được vẽ là mức tăng theo dB trên một lưỡng cực nửa sóng. Các mẫu khác được hiển thị như một điện áp trường tương đối. Chúng có thể chuyển trực tiếp miễn là người ta biết mức tăng tuyệt đối tính theo dBd hoặc dBi của thùy chính của ăng ten. Phương trình như sau:


Trong đó:
● G là mức tăng tính theo dB trên một góc phương vị cụ thể

● Gm là mức tăng công suất tối đa tính bằng dB được tham chiếu đến một lưỡng cực nửa sóng

● Rv là điện áp trường tương đối cho góc phương vị cụ thể

●Để chuyển đổi giá trị khuếch đại (tính bằng dB) trên một góc phương vị cụ thể thành giá trị trường tương đối, sử dụng phương trình sau:


Khi công suất bức xạ hiệu dụng tối đa và điện áp trường tương đối trên một góc phương vị cụ thể đã biết, công suất bức xạ hiệu dụng trên góc phương vị cụ thể đó được tính từ phương trình sau:

Trong đó:
● Rp là công suất bức xạ hiệu quả trên một góc phương vị cụ thể (tính bằng watt, kW, v.v.)

● P là công suất bức xạ hiệu dụng ở thùy chính (tối đa) trong mặt phẳng ngang (tính bằng watt, kW, v.v.)

Xem thêm:>> Lý thuyết ăng ten cơ bản: dBi, dB, dBm dB (mW)

Đơn vị cường độ trường
Ngoài ra còn có rất nhiều nhầm lẫn trong từ vựng cho cường độ trường (còn được gọi là cường độ trường). Các giá trị thường được thể hiện trong dBu, dB HOV và dBm. Mỗi đơn vị có cả công đức và sử dụng chung trong các ngành nhất định trong ngành công nghiệp truyền thông vô tuyến. Tuy nhiên, sự nhầm lẫn phổ biến về cách chúng liên quan đến nhau gây ra cả sự thất vọng và hiểu lầm về thiết kế hệ thống và hiệu suất thực tế. Các điều khoản sau đây sẽ được thảo luận ở độ dài.

● dBu là E (cường độ điện trường) luôn ở mức decibel trên một microvolt / mét (dB DENV / m)

● dB hèV (sử dụng chữ cái Hy Lạp [[mu "] thay vì u) là điện áp được biểu thị bằng dB trên một microvolt thành trở kháng tải cụ thể; trong điện thoại di động mặt đất và phát sóng này thường là 50 ohms.

● dBm là mức công suất được biểu thị bằng dB trên một milliwatt

# Cường độ trường điện tử
Đơn vị cường độ điện trường dBu là đơn vị được Ủy ban Truyền thông Liên bang sử dụng rộng rãi khi đề cập đến cường độ trường. Cường độ điện trường thực sự luôn được biểu thị bằng một số giá trị tương đối của vôn / mét - không bao giờ tính bằng vôn hoặc milliwatts. Cường độ điện trường không phụ thuộc vào tần số, thu anten, anten thu trở kháng và nhận truyền mất dòng. Do đó, biện pháp này có thể được sử dụng như một biện pháp tuyệt đối để mô tả các khu vực dịch vụ và so sánh các phương tiện truyền khác nhau độc lập với nhiều biến được giới thiệu bởi các cấu hình máy thu khác nhau.

Khi một đường dẫn có tầm nhìn không bị cản trở và không có vật cản nào nằm trong 0.5 vùng Fresnel đầu tiên, sẽ làm suy giảm thêm, cường độ điện trường nhận được sẽ xấp xỉ với không gian trống và có thể được tính từ phương trình sau:

Trong đó:
● ERP được biểu thị bằng dB trên 1 kW

● d là khoảng cách tính bằng km

Xem thêm: >> Hiểu cơ bản về ăng-ten đạt được

# Nhận điện áp và năng lượng
Mặc dù tính toán về cường độ điện trường độc lập với các đặc tính của máy thu được đề cập ở trên, dự đoán điện áp và công suất nhận được cung cấp cho đầu vào của máy thu phải cẩn thận tính đến từng yếu tố này. Không thể tương quan giữa cường độ điện trường và điện áp cho đầu vào máy thu trừ khi tất cả các thông tin được liệt kê ở trên được biết và xem xét trong thiết kế hệ thống.

Khi các điều kiện chính xác giống nhau (đường dẫn, tần số, công suất bức xạ hiệu quả, v.v.) được áp dụng cho các trường hợp giống hệt nhau, các phương trình sau sẽ cho phép người thiết kế hệ thống dịch giữa các hệ thống khác nhau với độ tin cậy hoàn toàn.

Cường độ trường như là một hàm của điện áp nhận, mức tăng và tần số của anten khi được áp dụng cho ăng ten có trở kháng là 50 ohms có thể được biểu thị như sau:


Giải quyết cho điện áp nhận được phương trình này trở thành:

Để tính toán Công suất và Điện áp thành tải 50 ohm:

Thay thế giá trị trường cho điện áp từ biểu thức. 7:

Lưu ý phương trình tổng quát hơn cho các giá trị trở kháng (Z) khác với 50Ω là:

Và thay thế giá trị trường cho điện áp từ biểu thức. 7:

Trong đó:
● Gr là mức tăng đẳng hướng của anten thu

● Z là trở kháng hệ thống trong Ohms

Khi một "đường viền cường độ trường" được vẽ và xác định bằng dBm hoặc microvolts (dB MuffV), điều quan trọng là phải biết các giá trị tần số và mức tăng anten này. Người dùng phải hiểu rằng các "đường viền" như vậy chỉ có giá trị cho một tần số và mức tăng anten thu cụ thể được sử dụng cho dự đoán. Ngoài ra còn có một tổn thất cố định trong đường truyền ăng ten thu - thường được coi là tổn thất.

Vì những lý do này, các "đường viền" như vậy không rõ ràng như dự đoán vùng phủ sóng, khi tất cả các mức tăng anten và tổn thất đường truyền không giống nhau cho tất cả các máy thu. Để xác định mức cường độ trường cần thiết để nhận tín hiệu truyền đầy đủ, hãy sử dụng Công thức 6 ở trên, có tính đến tần số, mức tăng anten và mức điện áp máy thu yêu cầu cho mức độ im lặng mong muốn trong máy thu.

Xem thêm: >> VSWR là gì: Tỷ số sóng điện áp đứng 

Những dự đoán này là cho điện áp tại các cực ăng ten. Điện áp và mức công suất thực tế ở đầu vào máy thu phải tính đến tổn thất bổ sung có trong đường truyền nhận. Mất tín hiệu này đặc biệt nghiêm trọng ở tần số cao khi cáp dài.

Hình 3: Điện trường và ređiện áp trần và điện

Hình 3 tóm tắt mối quan hệ giữa cường độ điện trường và điện áp và công suất tại các đầu vào đầu vào máy thu.

Cường độ điện trường (trong dBu) chỉ là một chức năng của:

● Công suất phát bức xạ hiệu quả.

● Khoảng cách từ máy phát.

● Mất mát từ vật cản địa hình.

Vì cường độ điện trường không phụ thuộc vào bất kỳ đặc tính máy thu nào, nó là một tiêu chuẩn hữu ích cho các vùng phủ sóng điện toán.

Điện trường tạo ra một điện áp vào ăng-ten, truyền năng lượng vào ăng-ten. Điện áp (dBVV) tại các cực của ăng ten là một hàm của mức tăng của anten cho tần số cụ thể đang được xem xét. Công suất (dBm) có sẵn tại các đầu cực ăng ten cũng là một chức năng của trở kháng ăng ten (thường là 50 Ohms).

Đường truyền (thường là cáp đồng trục hoặc ống dẫn sóng) kết nối các đầu cực ăng ten với các đầu vào đầu vào máy thu. Điện áp và công suất tại các đầu vào đầu vào máy thu được giảm do tổn thất trong đường truyền này. Tổn thất đường truyền là một hàm của kích thước và loại đường truyền và tần số hoạt động. Ngoài ra, các tổn thất khác ảnh hưởng đến nguồn điện được chuyển đến các đầu vào đầu vào máy thu. Xem "Giá trị tổn thất điển hình" trong phần Tham khảo kỹ thuật để biết thêm thông tin về tổn thất bên trong xe, tổn thất do sự gần gũi của cơ thể với máy thu cầm tay, v.v.

Xem thêm: >> Sự khác biệt giữa AM và FM là gì? 

#Phần kết luận
Kết luận rõ ràng từ thông tin này là các hệ thống thu có mức tăng anten khác nhau đòi hỏi các giá trị cường độ điện trường khác nhau đáng kể để hoạt động đúng. Đường viền khu vực dịch vụ (tính theo dB ĐV hoặc dBm) được tính cho máy thu di động có ăng ten trên mái được gắn cố định cao có thể gây hiểu lầm cho người dùng có thiết bị cầm tay ăng ten có mức tăng thấp.

Dựa trên các thiết bị thực tế được đề xuất và các phương trình trên, người thiết kế hệ thống giờ đây có thể tính toán cường độ trường thực tế cần thiết cho bất kỳ hệ thống nhận cụ thể nào. Vận hành máy thu trong các khu vực có cường độ trường đáp ứng hoặc vượt quá mức thiết kế cho thiết bị có thể được dự kiến ​​sẽ tạo ra hiệu suất hệ thống thỏa đáng. Phần tham chiếu kỹ thuật của trường cường độ trường thảo luận về việc chuyển đổi các giá trị cường độ điện trường (được tính bằng dBu với TAP) sang các đơn vị khác để vẽ trực tiếp theo dBm hoặc dB.

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn