dBm=10log(Pout/1mW),其中Pout是以mW为单位的功率值 dBmV=20log(Vout /1mV),其中Vout是以mV为单位的电压值 dBuV=20log(Vout /1uV),其中Vout是以uV为单位的电压值 换算关系:
Pout=Vout×Vout/R
dBmV=10log(R/0.001)+dBm,R为负载阻抗 dBuV=60+dBmV
天线增益及其考量(dBi、dBd)
在无线通讯的实际应用中,为有效提高通讯效果,减少天线输入功率,天线会做成各种带有辐射方向性的结构以集中辐射功率,由此就引申出“天线增益”的概念。简单说,天线增益就是指一个天线把输入的射频功率集中辐射的程度,显然,天线的增益与其方向图的关系很大,主瓣越窄、副瓣越小的天线其增益就越高,而不同结构的天线,其方向图的差别是很大的。
在通讯技术领域,与其它考量功率、电平等参数的量值同样,天线增益也采用相对比较并取对数的简化法来表示,具体计算方法为:在某一方向向某一位置产生相同辐射场强的时,对无损耗理想基准天线的输入功率与待考量天线的输入功率的比值取对数后乘以10 (G=10lg(基准Pin/考量Pin)),即称为该天线在该点方向的增益。常用衡量天线增益的单位是dBi和dBd。对于dBi,其基准为理想的点源天线,即一个真正意义上的“点”来作天线增益的对比基准。理想点源天线的辐射是全向的,其方向图是个理想的球,同一球面上所有点的电磁波辐射强度均相同;对于dBd,其基准则为理想的偶极子天线。因偶极子天线是带有方向性的,故二者有个固定的恒差2.15即0dBd=2.15dBi。
需要说明的是,通常所说的“全向天线”不是严格的说法,全向天线应指在三维立体空间的全向,但工程界也往往把某个平面内方向图为圆周的天线称为全向天线,如鞭状天线,它在径向的主瓣是圆,但仍有轴向的副瓣。
常见天线的增益:鞭状天线6-9dBi,GSM基站用八木天线15-17dBi,抛物面定向天线则很容易做到24dBi。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- # 如何计算对讲机的通讯距离?
对讲机通讯距离取决于天线的增益、高度,发射机输出功率、接收机灵敏度、电磁环境及有无障碍物等因素,这里我们好易通是以TC-368(2)手持对讲机为例,以奥村(Okumura)传播预测模型为依据介绍对讲机的通讯距离计算方法:我们拿甲乙两台TC-368(2),工作于450MHz~470MHz频段,中心频率为460MHz;天线的长度大概为20cm,天线的有效高度为1.5m;天线的增益大约为0dBi(-2.15dBd)左右;发射功率为4W;接收灵敏度约为0.35 uV。测试环境为郊区。 在上述条件下:
1、最小接收场强12Db SINAD(dbuV/m)
= 105 + 接收机灵敏度(dBW) + 20logf(MHz) = 105 + 10log(V*V/R) + 20log460
= 105 + 10log(0.35 uV *0.35 uV/50)+ 53.255 = 105 + (-146) + 53.255 = 12.255(dBW) 2、系统增益
发射天线增益(dBd) -2.15
环境校正因子:市区到郊区 11.00 系统总增益(dB) 8.85
3、系统损耗
射频功率校正1000W到4W 24.00
人体影响损耗 (手持机与嘴平行) 1.60
其他损耗(dB,如天线的驻波比损耗、连接器损耗) 10.00(估计) 系统可靠性校正50%到90% 12.00 4、系统总损耗 47.60
实际最小接收场强(dbuV/m)
(系统损耗+最小接收场强-系统增益) 51.005
从奥村范围预测图(参考集群移动通信实用技术315页)读出:TC-368(2)的通讯距离大约为6公里。假如有一台对讲机在建筑物内使用时,假设建筑物的损耗为6dB,则通讯距离变为4公里。 (注:以上计算出的得数是一般通信环境(无干扰、无大障碍物)的通讯距离和实际环境通讯距离会有些误差。)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 无线通信距离的计算:
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。
通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关 [Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)
式中Lfs为传输损耗,d为传输距离,频率的单位以MHz计算。
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.
下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗
Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)
Los 是传播损耗,单位为dB , d是距离,单位是Km , f是工作频率,单位是MHz
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:
1. 由发射功率+10dBm,接收灵敏度为-105dBm
Los = S(Tx)-S(Rx) = 115dB
2. 由Los、f , 计算得出d =31公里
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。 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: d =1.7公里
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