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无线传输距离和发射功率以及频率的关系

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发表于 2010-3-30 09:59:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
无线传输距离和发射功率以及频率的关系+ g( c6 k* ?; f3 n( m
" t3 l8 y  G; F  s6 q! f- d
功率 灵敏度  (dBm  dBmV   dBuV)/ R0 H* X% ?. o2 x$ l
dBm=10log(Pout/1mW),其中Pout是以mW为单位的功率值$ f& W; }' u  ~1 O8 F- t4 w6 ]. J
dBmV=20log(Vout /1mV),其中Vout是以mV为单位的电压值# g9 u: Z% ~- S7 |
dBuV=20log(Vout /1uV),其中Vout是以uV为单位的电压值
3 v" [) \1 i2 K' h. G+ b5 ?: I换算关系:
  S8 i1 u/ ^5 SPout=Vout×Vout/R
3 a8 w) F- V7 x0 \$ O% o" mdBmV=10log(R/0.001)+dBm,R为负载阻抗5 g0 m2 E: d. \( a0 `! w
dBuV=60+dBmV
3 e# W+ J$ h+ k. p应用举例! N+ s3 ?6 h6 O
无线通信距离的计算# o2 s, E. [# h; k6 N
    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。
/ b  o% {7 B/ A3 W4 `    通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。
8 ~1 y' n0 G  |% u$ v" M0 r( j6 Q4 F7 P    [Lfs](dB)=32.44+20 lgd(km)+20 lgf(MHz)
) R# A3 x2 \- O  S/ i2 e9 c7 d8 H    式中Lfs为传输损耗,d为传输距离,频率的单位以MHz计算。" I( j+ I* V$ r+ [
    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." K; h! a* T2 J
& V- Y2 |' X& u' s% a4 l
下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗
( t  I6 |: f7 B& T' m6 |Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)7 U( `3 f# z5 }+ F( t
Los=20Lg(4π/c)+20Lg(f(Hz))+20Lg(d(m)), V. c, ^* N+ M0 f) V  n
=20Lg(4π/3x10^8)+20Lg(f(MHz)x10^6)+20Lg(d(km)x10^3)
# E4 _+ q3 o/ f7 y& A2 k' r=20Lg(4π/3)-160+20Lgf+120+20Lgd+605 `/ l) A3 u8 y5 C. ~
=32.45+20Lgf+20Lgd,
3 f& s" q+ }& v0 pd 单位为km,f 单位为MHz
: E; S& O+ o2 v; v6 C% @0 u. S* v" `    Los 是传播损耗,单位为dB,一般车内损耗为8-10dB,馈线损耗8dB+ I0 ]4 D# k8 ~& w: R0 {0 f
    d是距离,单位是Km
" X: E; J1 {2 s6 q    f是工作频率,单位是MHz0 |  M0 r5 [( p7 K
% t; f. o! A/ H0 _1 Q+ v2 @* m
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。. }1 ^' S  l3 o9 x7 K8 L6 I

5 ]% d1 Z) _8 {$ D  f8 G; p6 B' t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:+ W+ m- E; h( \/ W7 h  Q" }( T& Y/ f% T0 [
    1. 由发射功率+10dBm,接收灵敏度为-105dBm
9 \6 @: ^1 X1 Q* ?1 \1 E1 e% G- a       Los = 115dB
4 X/ s' v$ l( n0 h: I    2. 由Los、f* l' X2 ?' I6 f
       计算得出d =30公里
0 y4 j1 |, f) l( V    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。+ e+ \' Z+ Q$ O) [& _  n
    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:
# S4 L5 T# ]3 u' J. [       d =1.7公里0 o' C$ ?) _1 M. g2 K# p& _
    结论: 无线传输损耗每增加6dB, 传送距离减小一倍! v. N- g- T+ @" e' z6 x6 |
, k  d- P+ n8 i$ k5 t1 h$ X
& M/ i$ X" P( J5 M1 f# y
dBm, dBi, dBd, dB, dBc释义
6 m! a0 V# Q2 U  y; s, e) V, }, }7 L
dBm  t+ I! d- B  o
dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lgP(功率值/1mw)。- a" u& d9 b! l/ j! K* ?9 @" a" t
[例1] 如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。' M' U+ Z( O/ I$ q- Y/ E
[例2] 对于40W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为:
, L3 a9 v$ I' H( `" n" R- I( |* e10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。* o% A. I- r9 Y
1 R" z" x: ]0 p1 ?
dBi 和dBd  z* L2 G2 w! a7 G; r
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。7 z- ^) L+ f) Q" l8 l: W2 B
[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)。. y% n1 C; H; E# L4 g- A
[例4] 0dBd=2.15dBi。5 y& l( |3 o5 o8 `& e
[例5] GSM900天线增益可以为13dBd(15dBi),GSM1800天线增益可以为15dBd(17dBi)。0 z8 f4 Q) m' z& S9 F7 {. e- r
7 M& }  q: i. c  x' i
dB
' n# P% j! x3 h8 jdB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)$ ?. U" K- ?( f  |  [, i
[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。
- L+ _/ _* ~) F. P' z4 z[例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。  K  X' u4 j+ h1 [3 X0 U
[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。+ o9 ~/ Y( l. i' _
[例9] 如果甲天线为12dBd,乙天线为14dBd,可以说甲比乙小2 dB。
) z4 ?. t/ @* z* Y3 N
$ r# P# E1 \& n% h+ ]% T: h3 y7 g: adBc
9 y% @3 L2 F( v  e5 `4 h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。
( @; D+ m& T, C& h3 h  P9 i( w经验算法:# o, H" F( R' D
有个简便公式:0dbm=0.001w 左边加10=右边乘105 d6 j- j- q  [" @7 W! r: P
所以0+10DBM=0.001*10W 即10DBM=0.01W. @+ b# e4 s, m. d! {$ O; Z- t
故得20DBM=0.1W 30DBM=1W 40DBM=10W7 J; G0 N7 }# ?# I8 }2 G3 H
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。
0 C; l1 |0 I# D% b所以-50DBM=0DBM-10-10-10-10-10=1mw/10/10/10/10/10=0.00001mw。4 c/ O  h# J" Z5 f: X  l% p
6 Q7 N0 z$ w# {+ d9 B& v6 ]; c' r( I

6 a* V7 K* R- u- K( m) c# c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。
 楼主| 发表于 2010-3-30 10:06:53 | 显示全部楼层
装了C4S 短波八木后,除了在14M和7M通联过外,其它的21M和29M基本处于静默状态。
+ G8 [2 H& A- Q: q1 X* E0 j' d与BD5CAM交流后,他的感觉也是如此,为此找了这份资料,与大家一起探讨!
- p* G' f. x1 ^& q请D字的和A字的多发表一下看法,不吝赐教!
- P1 G& D  h9 o6 w: H
# p9 o( d) U8 H$ R# E% z: @6 z——21M和29M,是因为使用的人少还是传输效率太差?
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发表于 2010-3-30 10:40:00 | 显示全部楼层
你每天中午到28兆听听或呼呼看.你也可以参照一下这里看看http://www.dxsummit.fi/DxSpots.aspx
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发表于 2010-3-30 11:22:59 | 显示全部楼层
学习ing!!
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发表于 2010-3-30 18:06:44 | 显示全部楼层
好文章!
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