"ما الفرق بين dBu و dBm و dBuV ووحدات أخرى؟ هناك قدر كبير من الارتباك عندما يتحدث المهندسون والفنيون وبائعو المعدات عن وحدات كسب الهوائي وقوة المجال. يرى الناس في مختلف التخصصات في صناعة الاتصالات اللاسلكيةم أن يتكلم لغات مختلفة ومعظم الناس ليسوا متعدد اللغات. ----- FMUSER "

ستناقش هذه المقالة وحدات الكسب وشدة المجال وتشرح كيفية التحويل بين بعض هذه الوحدات عند الاقتضاء ".

# وحدات كسب الهوائي
بينما تكون شدة المجال في أي مكان مستقلة عن كسب الهوائي، والجهد المتلقي عند المتلقي ليس كذلك. لذلك ، دعونا نفكر أولاً في كسب الهوائي

يمكن التعبير عن الكسب إما كمضاعف قدرة أو بالديسيبل. يشار إلى كسب الهوائي المذكور في ديسيبل إما ثنائي القطب المتناحي أو ثنائي القطب نصف الموجة. أنشأت صناعة الموجات الصغرية عالميًا اتفاقية الإبلاغ عن كسب الهوائي في dBi (المشار إليها بالتساوي الخواص). وقد عبرت صناعة الهواتف المتنقلة البرية عالميًا تقريبًا عن كسب الهوائي على أنه dBd (يشير إلى ثنائي القطب نصف الموجة بدلاً من المتناحي).

انظر أيضا: >> ما الفرق بين "ديسيبل" و "ديسيبل" و "ديسيبل"؟

عندما تسرد الشركة المصنعة مكسب كما dB، قد تفترض بشكل عام أن الربح المشار إليه هو dBd. عادةً ما يشير مصنعو هوائي البث إلى كسب مضاعف حيث يتم ضرب قدرة دخل الهوائي في هذا الكسب للحصول على القدرة المشعة الفعالة.

أبسط هوائي هو مشع متناح. هذا هو هوائي نظري يشع نفس مستوى الطاقة في جميع الاتجاهات عند تطبيق الطاقة على الهوائي. على الرغم من أن هذا النوع من الهوائي لا يمكن بناؤه في الواقع ، فإن استخدام المفهوم يوفر معيارًا موحدًا يمكن من خلاله معايرة أداء جميع الهوائيات المصنعة ومقارنتها.

الشكل 1: نصف موجة ثنائي القطب مقابل هوائي متناح

الهوائي الذي يمكن بناؤه بسهولة هو ثنائي القطب بطول نصف موجة. نصف الطول الموجي هوائي ثنائي القطب لديه كسب 2.15 dB أكبر من هوائي متناح. يركز ثنائي القطب الطاقة في اتجاهات معينة ، بحيث يكون الإشعاع في تلك الاتجاهات أكبر من الإشعاع من مصدر متناحٍ بنفس قوة الإدخال.

انظر أيضا: >> هل كسب المزيد من الهوائي أفضل؟

لذلك ، فإن كسب الهوائي المشار إليه في مشع متناح هو الكسب المشار إليه بقطب ثنائي الطول الموجي بالإضافة إلى dB 2.15،XNUMX:

(1) جدبي = جدبد + 2.15

كما هو موضح في الشكل 1 (والشكل 2) يمكن اعتبار هوائي اتجاهي (بما في ذلك ثنائي القطب نصف الموجة) لتركيز الطاقة المتاحة التي يتم تغذيتها في الهوائي ، مع تركيز الطاقة المشعة من الهوائي في الاتجاه المطلوب. يتم زيادة الطاقة المشعة في الاتجاه (الاتجاهات) المطلوبة عن طريق تقليل الطاقة المشعة في اتجاه (اتجاهات) أخرى.

على سبيل المثال ، عادةً ما يكون للصفيف المترابط المكون من أربعة هوائيات ثنائية القطب كسب 6 ديسيبل. سيحقق هذا الهوائي نفسه مكاسب قدرها 8.15 ديسيبل آيزوغرام (يشار إليه بالتساوي الخواص).

الشكل 2: الكسب بالديسيبل مقابل ديسيبل

انظر أيضا: >> نصائح حول قياس كسب الهوائي

تُرسم مخططات الهوائي الاتجاهية أحيانًا على أنها كسب في ديسيبل فوق نصف قطب نصف موجة. تظهر أنماط أخرى كجهد مجال نسبي. وهي قابلة للتحويل مباشرة ما دام المرء يعرف الكسب المطلق في dBd أو dBi للفص الرئيسي للهوائي. المعادلة هي كما يلي:

(2) G (dB) = Gm (dBd) + 20 log Rv

حيث:
● G هي الكسب بالديسيبل على سمت معين

● Gm هو أقصى كسب للطاقة بالديسيبل المشار إليه بقطب ثنائي الموجة

● Rv هو جهد المجال النسبي لسمت معين

●لتحويل قيمة الكسب (بالديسيبل) على سمت معين إلى قيمة مجال نسبية ، استخدم المعادلة التالية:

(3) Rv = 10 (جم - جم) / 20

عندما تُعرف القدرة المشعة الفعالة القصوى وجهد المجال النسبي على سمت معين ، تُحسب القدرة المشعة الفعالة على السمت المحدد من المعادلة التالية:

(4) Rp = P (Rv) 2

حيث:
● Rp هي القدرة المشعة الفعالة على سمت معين (بالواط ، كيلوواط ، إلخ.)

● P هي القدرة المشعة الفعالة في الفص الرئيسي (الحد الأقصى) في المستوى الأفقي (بالواط ، كيلوواط ، وما إلى ذلك)

انظر أيضا:>> نظرية الهوائي الأساسية: dBi، dB، dBm dB (mW)

وحدات كثافة المجال
هناك أيضًا قدر كبير من الارتباك في المفردات لقوة المجال (تسمى أيضًا كثافة المجال). يتم التعبير عن القيم عادة في dBu و dBµV و dBm. كل وحدة لها كل من الجدارة والاستخدام الشائع في بعض التخصصات في صناعة الاتصالات اللاسلكية. ومع ذلك ، فإن الارتباك الواسع الانتشار حول كيفية ارتباطهم ببعضهم البعض يسبب الإحباط وسوء الفهم حول تصميم النظام والأداء الفعلي. سيتم مناقشة الشروط التالية باستفاضة.

● dBu هو E (شدة المجال الكهربائي) دائمًا بالديسيبل فوق ميكروفولت / متر (dBµV / m)

● dBµV (باستخدام الحرف اليوناني µ ["mu"] بدلاً من u) هو الجهد المعبر عنه بالديسيبل فوق ميكروفولت واحد في مقاومة تحميل محددة ؛ في الهاتف المحمول الأرضي والبث هو عادة 50 أوم.

● dBm هو مستوى طاقة يُعبر عنه بالديسيبل فوق ملي واط واحد

# شدة المجال الكهربائي
وحدة شدة المجال الكهربائي dBu هي الوحدة المستخدمة على نطاق واسع من قبل لجنة الاتصالات الفيدرالية عند الإشارة إلى شدة المجال. يتم التعبير عن شدة المجال الكهربائي الحقيقية دائمًا في بعض القيمة النسبية للفولت / متر - لا يتم أبدًا بالفولت أو الميلي واط. شدة المجال الكهربائي مستقلة عن التردد ، كسب هوائي الاستقبال ، هوائي الاستقبال مقاومة والاستلام انتقال فقدان الخط. لذلك ، يمكن استخدام هذا المقياس كمقياس مطلق لوصف مناطق الخدمة ومقارنة مرافق الإرسال المختلفة بغض النظر عن المتغيرات العديدة التي أدخلتها تشكيلات المستقبل المختلفة.

عندما يكون للمسار خط رؤية دون عائق ولا تقع أي عوائق في حدود 0.5 من منطقة فرينل الأولى ، مما قد يؤدي إلى توهين إضافي ، ستقارب شدة المجال الكهربائي المستقبَل من المساحة الحرة ويمكن حسابها من المعادلة التالية:

(5) E (dBµV / m) = 106.92 + ERP (dBk) - 20 log d (km)

حيث:
● يتم التعبير عن تخطيط موارد المؤسسات في ديسيبل فوق 1 كيلوواط

● d هي المسافة المعبر عنها بالكيلومترات

انظر أيضا: >> فهم أساسيات كسب الهوائي

# تلقى الجهد والطاقة
بالرغم ان الحسابات من شدة المجال الكهربائي مستقلة عن خصائص جهاز الاستقبال المذكورة أعلاه ، يجب أن تأخذ تنبؤات الجهد والطاقة المستقبلة المزودة لمدخلات جهاز الاستقبال كل من هذه العوامل في الاعتبار بعناية. من المستحيل الارتباط بين شدة المجال الكهربائي والجهد المطبق على دخل جهاز الاستقبال ما لم تكن جميع المعلومات المذكورة أعلاه معروفة ومدروسة في تصميم النظام.

عند تطبيق نفس الشروط بالضبط (المسار ، التردد ، القدرة المشعة الفعالة ، إلخ) على ظروف متطابقة ، ستسمح المعادلات التالية لمصمم النظام بالترجمة بين الأنظمة المختلفة بثقة كاملة.

يمكن التعبير عن شدة المجال كدالة للجهد المستقبِل وكسب هوائي الاستقبال والتردد عند تطبيقه على هوائي تبلغ معاوقته 50 أوم على النحو التالي:

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

تم حل هذه المعادلة للجهد المستقبلي:

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

لحسابات الطاقة والجهد في حمل 50 أوم:

(8) P (ديسيبل) = E (ديسيبل) - 107

استبدال قيمة المجال للجهد من المعادل. 7:

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

لاحظ أن المعادلة الأكثر عمومية لقيم المعاوقة (Z) بخلاف Ω50 هي:

(8 أ) P (ديسيبل) = E (ديسيبل فولت) - 20log (√Z) - 90

واستبدال قيمة المجال للجهد من المعادل. 7:

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

حيث:
● Gr هو الكسب المتناحي لهوائي الاستقبال

● Z هي معاوقة النظام في أوم

عندما يتم رسم "كفاف شدة المجال" وتحديده بالديسيبل أو بالميكروفولت (dBµV) ، من المهم معرفة قيم التردد وكسب الهوائي. يجب على المستخدم أن يفهم أن هذه "الأكفة" صالحة فقط لتردد واحد وكسب هوائي الاستقبال المحدد المستخدم للتنبؤ. هناك أيضًا خسارة ثابتة في خط إرسال هوائي الاستقبال - يُفترض في الغالب أنه لا خسارة.

لهذه الأسباب ، تكون هذه "الأكفة" غامضة كتنبؤات التغطية ، عندما لا تكون جميع مكاسب هوائي الاستقبال وخسائر خط الإرسال متطابقة بالنسبة لجميع أجهزة الاستقبال. لتحديد مستوى شدة المجال اللازمة لاستقبال إشارة مرسلة بشكل ملائم ، استخدم المعادلة 6 أعلاه ، مع مراعاة التردد وكسب هوائي الاستقبال والمستوى المطلوب لجهد الاستقبال للمستوى المطلوب من الهدوء في المستقبل.

انظر أيضا: >> ما هو VSWR: نسبة موجة الجهد الدائمة

هذه التوقعات للجهد عند أطراف الهوائي. يجب أن تأخذ مستويات الجهد والقدرة الفعلية عند دخل جهاز الاستقبال في الاعتبار الخسارة الإضافية الموجودة في خط إرسال الاستقبال. هذه الخسارة في الإشارة حاسمة بشكل خاص عند الترددات العالية عندما تكون الكابلات طويلة.

الشكل 3: المجال الكهربائي وإعادةالجهد والقوة المقيدة

يلخص الشكل 3 العلاقة بين شدة المجال الكهربائي والجهد والقدرة عند أطراف دخل المستقبِل.

شدة المجال الكهربائي (بوحدة ديسيبل) هي وظيفة فقط:

● القدرة المشعة الفعالة للمرسل.

● المسافة من جهاز الإرسال.

● الخسائر الناجمة عن عوائق التضاريس.

نظرًا لأن شدة المجال الكهربائي مستقلة عن أي خصائص جهاز استقبال ، فهي معيار مفيد لمناطق تغطية الحوسبة.

يولد المجال الكهربائي جهدًا في الهوائي ، وينقل الطاقة إلى الهوائي. الجهد (dBµV) عند أطراف الهوائي هو دالة لكسب الهوائي للتردد المعين قيد النظر. إن القدرة (dBm) المتاحة عند أطراف الهوائي هي أيضاً دالة لمقاومة الهوائي (عادة 50 أوم).

يربط خط الإرسال (عادة الكبل المحوري أو الدليل الموجي) أطراف الهوائي بأطراف دخل جهاز الاستقبال. يتم تقليل الجهد والطاقة في أطراف إدخال جهاز الاستقبال عن طريق الخسارة في خط النقل هذا. خسائر خط النقل هي دالة لحجم ونوع خط النقل وتردد التشغيل. بالإضافة إلى ذلك ، تؤثر الخسائر الأخرى على القدرة المنقولة إلى مطاريف دخل المستقبل. راجع "قيم الخسارة النموذجية" في قسم المرجع الفني للحصول على مزيد من المعلومات حول الخسائر داخل المركبات والخسائر بسبب قرب الجسم من أجهزة الاستقبال المحمولة باليد ، إلخ.

انظر أيضا: >> ما الفرق بين AM و FM؟

#خاتمة
الاستنتاج الواضح من هذه المعلومات هو أن أنظمة الاستقبال ذات مكاسب الهوائي المختلفة تتطلب قيم شدة المجال الكهربائي مختلفة بشكل كبير من أجل التشغيل السليم. يمكن أن يكون كفاف منطقة الخدمة (بالوحدة dB orV أو dBm) المحسوب من أجل جهاز استقبال متنقل بهوائي سقف مرتفع الكسب بشكل دائم مضللًا للمستخدمين الذين لديهم وحدات محمولة يدويًا منخفضة الهوائي.

بناءً على المعدات الفعلية المقترحة والمعادلات أعلاه ، يمكن لمصمم النظام الآن حساب شدة المجال الفعلية اللازمة لأي نظام استقبال معين. من المتوقع أن يؤدي تشغيل أجهزة الاستقبال في المناطق التي تلتقي فيها شدة المجال أو تتجاوز مستوى التصميم للمعدات إلى أداء مرضٍ للنظام. يناقش القسم المرجعي الفني لشبكات شدة المجال تحويل قيم شدة المجال الكهربائي (المحسوبة في dBu مع TAP) إلى وحدات أخرى للتخطيط مباشرة في dBm أو dBµV.

السابق:نصائح حول قياس كسب الهوائي

التالى:هل زيادة الهوائي أفضل؟

اترك رسالة

قائمة الرسالة

تحميل التعليقات ...