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无线传输距离和发射功率以及频率的关系7 a, |6 Y- _& p; I9 W, F
1 B8 l2 {7 v- l& ^) f# ~- O功率 灵敏度 (dBm dBmV dBuV)4 N% y# q9 H5 K3 l! b
dBm=10log(Pout/1mW),其中Pout是以mW为单位的功率值
/ n7 N9 w7 b( f, o: K. A' odBmV=20log(Vout /1mV),其中Vout是以mV为单位的电压值
4 D9 q+ X8 l, }! u1 R' b/ ldBuV=20log(Vout /1uV),其中Vout是以uV为单位的电压值
% ] f F6 ?" D! |# `1 [# v# i% G换算关系:
& ]2 u6 L$ Y8 b+ mPout=Vout×Vout/R
, M7 Y0 W2 m# tdBmV=10log(R/0.001)+dBm,R为负载阻抗# ] Z) U) i$ p/ d; L y; i
dBuV=60+dBmV5 X& N+ I) a9 |
应用举例
" N& i& [( V& ~3 Q. R无线通信距离的计算
7 [: U% j/ S* J3 y8 ?) d9 C; J" A7 l 这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法,所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播,它是理想传播条件。电波在自由空间传播时,其能量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。
) G( x+ C: U" V2 K! i @. Z5 Y3 N 通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。: u& ~$ J7 i F" u1 k8 a4 E
[Lfs](dB)=32.44+20 lgd(km)+20 lgf(MHz)5 P5 y& [3 P2 m& Z9 d8 \. f6 \6 z
式中Lfs为传输损耗,d为传输距离,频率的单位以MHz计算。
+ K! ]/ n# ]. A 由上式可见,自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关,当f或d增大一倍时,[Lfs]将分别增加6dB.
$ J: `3 w7 i$ H: }" W% |/ I k! {( w
下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗1 ^* T/ d% k: i' g1 y1 x8 S% I
Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)
3 E/ Z9 U, t; A: eLos=20Lg(4π/c)+20Lg(f(Hz))+20Lg(d(m))
0 b+ W8 ^# ~3 [3 ^8 X9 H+ G8 L=20Lg(4π/3x10^8)+20Lg(f(MHz)x10^6)+20Lg(d(km)x10^3): w6 w e* t% A
=20Lg(4π/3)-160+20Lgf+120+20Lgd+60- f; [2 @0 \4 A9 i
=32.45+20Lgf+20Lgd, . V4 y* S: {. z: h g
d 单位为km,f 单位为MHz
* t/ c5 }3 B- d8 Q" D Z0 o5 i Los 是传播损耗,单位为dB,一般车内损耗为8-10dB,馈线损耗8dB
: V- C# c; H: @ d是距离,单位是Km
- W ^8 {2 J0 V! t1 x, @! n6 _ f是工作频率,单位是MHz
$ y! f, f$ r& b* v [( T# L1 u/ |
例:如果某路径的传播损耗是50dB,发射机的功率是10dB,那末接收机的接收信号电平是-40dB。
- E; C3 \7 D4 m: P3 `- t$ m& m6 m+ _1 H! l5 @8 f# \- {% i
下面举例说明一个工作频率为433.92MHz,发射功率为+10dBm(10mW),接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离:& L* ~, z- g, C8 @# W {
1. 由发射功率+10dBm,接收灵敏度为-105dBm' t( }. C' Q9 q( D: X5 b. C
Los = 115dB
" L9 |2 h) `& ~# w( O5 S. ` 2. 由Los、f
+ p) y3 `% o! A, f 计算得出d =30公里9 z3 q+ J0 c0 } t0 u i, y
这是理想状况下的传输距离,实际的应用中是会低于该值,这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响,如大气、阻挡物、多径等造成的损耗,将上述损耗的参考值计入上式中,即可计算出近似通信距离。+ K& v Y3 n) F7 M" Y* V, p& ], Z
假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB,可以计算得出通信距离为:
" [. t9 d4 e H% P: x0 m d =1.7公里: i3 |! ^- l* S! e+ G/ ?, p/ s
结论: 无线传输损耗每增加6dB, 传送距离减小一倍7 U: i9 ^+ m$ k$ X/ q' v
5 l3 u" r- ^2 Y3 F+ y) J, B
: G0 [" h7 q, N IdBm, dBi, dBd, dB, dBc释义
# z! R, M/ x0 V; r! q) g
3 {/ k! E) U6 t" b+ tdBm& P- X$ K7 F' B7 g
dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lgP(功率值/1mw)。
+ ?* ?2 n" s) `! p$ Q; X[例1] 如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。
9 }6 c; ~4 n' {- d[例2] 对于40W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为:: r, Y8 V @5 q& H6 W/ g, B
10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
8 \) ^, j# E* l% y1 e6 d; ~0 V. D- N. s% v" S- n: b
dBi 和dBd$ M4 d6 ^) _8 |3 n( w
dBi和dBd是考征增益的值(功率增益),两者都是一个相对值, 但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线,dBd的参考基准为偶极子,所以两者略有不同。一般认为,表示同一个增益,用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。3 r" d4 j2 P% e, I- F
[例3] 对于一面增益为16dBd的天线,其增益折算成单位为dBi时,则为18.15dBi(一般忽略小数位,为18dBi)。: u* ~! G; L8 a) g
[例4] 0dBd=2.15dBi。
1 v9 ^0 \4 Z& k' t o7 q7 a7 h" b[例5] GSM900天线增益可以为13dBd(15dBi),GSM1800天线增益可以为15dBd(17dBi)。 N/ L Z. w4 I5 A" q5 F! m
1 \0 Z8 V* T% ?3 y2 OdB
6 {* z! {5 j+ s+ s3 h4 xdB是一个表征相对值的值,当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时,按下面计算公式:10lg(甲功率/乙功率)
+ x& e$ ?4 Q7 \ D% X* Q[例6] 甲功率比乙功率大一倍,那么10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。也就是说,甲的功率比乙的功率大3 dB。
# v0 \0 @3 t9 A- d* C* d/ Z6 h; e[例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。
2 B$ }+ `# \+ P[例8] 如果甲的功率为46dBm,乙的功率为40dBm,则可以说,甲比乙大6 dB。8 a& c/ k9 P* [5 s$ T
[例9] 如果甲天线为12dBd,乙天线为14dBd,可以说甲比乙小2 dB。
- a @: H5 ~9 B6 j- u
2 d% ?/ E2 b' l0 ~dBc
, H& b: l8 L7 Z a# W( }有时也会看到dBc,它也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。一般来说,dBc 是相对于载波(Carrier)功率而言,在许多情况下,用来度量与载波功率的相对值,如用来度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等)以及耦合、杂散等的相对量值。 在采用dBc的地方,原则上也可以使用dB替代。
) M0 P" h" `- h: m6 Z经验算法:( v, I4 T% M4 f
有个简便公式:0dbm=0.001w 左边加10=右边乘10
4 ?# B+ m6 \8 O9 ^所以0+10DBM=0.001*10W 即10DBM=0.01W
- Y- w" ]8 I1 U( Z故得20DBM=0.1W 30DBM=1W 40DBM=10W- g. T& m; U; s% g6 p
还有左边加3=右边乘2,如40+3DBM=10*2W,即43DBM=20W,这些是经验公式,蛮好用的。) _$ _+ l- o+ @+ F$ }: d& w6 B4 a
所以-50DBM=0DBM-10-10-10-10-10=1mw/10/10/10/10/10=0.00001mw。2 P R* O4 H) [0 o( ~
6 ]% d( t1 @" L6 z/ `) w
T+ d4 n7 o4 V4 W0 w* u! U电离层的高度和电子密度随昼夜、季节、年份的不同而变化,故短波通信选用的工作频率也要相应地改变。白天电离层电子密度较大,可用较高的工作频度,夜间电离层电子密度较小,宜用较低的工作频度,一昼夜需数次改变工作频度,才能保障通信顺畅。特别在拂晓和黄昏时,电离层电子密度变化较大,更须及时改变频率,否则将导致通信中断。 |
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