"dBu, dBm, dBuV 및 기타 장치의 차이점은 무엇입니까? 엔지니어, 기술자 및 장비 영업 담당자가 안테나 이득 및 전계 강도 단위에 대해 이야기 할 때 많은 혼란이 있습니다. 무선 통신 산업의 다른 분야의 사람들은m 다른 언어를 사용하고 대부분의 사람들은 다국어가 아닙니다. ----- FMUSER "

이 기사에서는 게인 단위와 필드 강도에 대해 설명하고 적절한 경우 이러한 단위 사이를 변환하는 방법을 설명합니다. "

# 안테나 이득의 단위
모든 위치에서 전계 강도는 안테나 이득, 수신기에서 수신 된 전압이 아닙니다. 그러므로 먼저 안테나 이득을 고려해 봅시다

이득은 전력 승수 또는 dB로 표현 될 수있다. dB로 표시된 안테나 이득은 등방성 또는 반 파장 쌍극자를 나타냅니다. 마이크로파 산업은 보편적으로 dBi 단위의 안테나 이득을보고하는 규칙을 확립했습니다 (등방성). 육상 모바일 산업은 거의 보편적으로 안테나 이득을 dBd (등방성보다는 반 파장 다이 폴라 언급)로 표현했다.

참조 : >> "dB", "dBm"및 "dBi"의 차이점은 무엇입니까?

제조업체가 이익을 다음과 같이 표시 할 때 dB일반적으로 참조 된 이득이 dBd라고 가정 할 수 있습니다. 방송 안테나 제조업체는 일반적으로 유효 방사 전력을 산출하기 위해 안테나 입력 전력에이 이득을 곱한 승수 이득을 말합니다.

가장 간단한 안테나는 등방성 라디에이터입니다. 이것은 안테나에 전원이 공급 될 때 모든 방향으로 동일한 수준의 에너지를 방출하는 이론적 인 안테나입니다. 이러한 유형의 안테나를 실제로 구성 할 수는 없지만이 개념을 사용하면 모든 제조 된 안테나의 성능을 교정하고 비교할 수있는 균일 한 표준이 제공됩니다.

그림 1 : 반파 다이폴 대 등방성 안테나

쉽게 구축 할 수있는 안테나는 반 파장 다이폴입니다. 반 파장 다이폴 안테나 등방성 안테나보다 이득이 2.15dB 더 큽니다. 쌍극자는 특정 방향으로 에너지를 집중시켜 그 방향의 방사선이 동일한 입력 전력을 가진 등방성 소스의 방사선보다 큽니다.

참조 : >> 더 많은 안테나 이득이 더 낫습니까?

따라서 등방성 라디에이터를 기준으로 한 안테나 이득은 반 파장 쌍극자에 2.15dB를 더한 것입니다.

(1) GdBi = GdBd + 2.15

도 1 (및도 2)에 도시 된 바와 같이, 지향성 안테나 (반파 쌍극자를 포함)는 안테나에서 공급 된 가용 에너지를 집중시켜 안테나로부터 방사 된 에너지를 원하는 방향으로 집중시키는 것으로 고려 될 수있다. 원하는 방향 (들)으로 방출되는 에너지는 다른 방향 (들)으로 방출되는 에너지를 감소시킴으로써 증가된다.

예를 들어, 6 개의 다이폴 안테나의 공선 배열은 일반적으로 8.15dBd의 이득을 가질 것이다. 이 같은 안테나는 XNUMX dBi (등방성 참조)의 게인을 갖습니다.

그림 2 : dBd 대 이득 DBI

참조 : >> 안테나 이득 측정 팁

지향성 안테나 패턴은 때때로 반 파장 쌍극자 위의 dB 단위의 이득으로 표시됩니다. 다른 패턴은 상대 필드 전압으로 표시됩니다. 이들은 안테나 주요 로브의 dBd 또는 dBi 단위의 절대 이득을 알고있는 한 직접 전송할 수 있습니다. 방정식은 다음과 같습니다.

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

여기서
● G는 특정 방위각에서 dB 단위의 이득입니다.

● Gm은 반 파장 쌍극자를 기준으로 한 최대 전력 게인 (dB)입니다.

● Rv는 특정 방위각의 상대 필드 전압입니다.

●특정 방위각의 게인 값 (dB)을 상대 필드 값으로 변환하려면 다음 방정식을 사용하십시오.

(3) Rv = 10 (G-Gm) / 20

특정 방위각에서 최대 유효 복사 전력과 상대 전계 전압을 알고있는 경우 해당 방위에서 유효 복사 전력은 다음 방정식에서 계산됩니다.

(4) Rp = P (Rv) 2

여기서
● Rp는 특정 방위 (와트, kW 등)의 유효 복사 전력입니다.

● P는 수평면에서 주 로브 (최대)의 유효 복사 전력 (와트, kW 등)입니다.

참조 :>> 기본 안테나 이론 : dBi, dB, dBm dB (mW)

필드 강도 단위
전계 강도 (전계 강도라고도 함)에 대한 어휘에는 많은 혼란이 있습니다. 값은 일반적으로 dBu, dBµV 및 dBm. 각 단위는 특정 분야의 장점과 일반적인 사용법을 모두 가지고 있습니다. 무선 통신 산업. 그러나 이들이 서로 어떻게 관련되어 있는지에 대한 광범위한 혼란은 시스템 설계와 실제 성능에 대한 좌절과 오해를 유발합니다. 다음과 같은 용어를 자세히 논의 할 것입니다.

● dBu는 항상 XNUMX 마이크로 볼트 / 미터 (dBµV / m) 이상의 데시벨로 E (전계 강도)입니다.

● dBµV (u 대신 그리스 문자 µ [ "mu"] 사용)는 특정로드 임피던스로 50 마이크로 볼트 이상에서 dB로 표시되는 전압입니다. 육상 모바일 및 방송에서 이것은 일반적으로 XNUMX 옴입니다.

● dBm은 XNUMX 밀리 와트 이상의 dB로 표시되는 전력 레벨입니다.

# 전기장 강도
전계 강도 단위 dBu는 전계 강도를 언급 할 때 연방 통신위원회에서 광범위하게 사용하는 단위입니다. 진정한 전기장 세기는 항상 볼트 / 밀리 와트 단위로 절대로 상대적인 볼트 / 미터로 표현됩니다. 전계 강도는 주파수, 수신 안테나 이득, 수신 안테나와 무관합니다. 임피던스 그리고 받기 전달 라인 손실. 따라서,이 측정 값은 서비스 영역을 기술하고 상이한 수신기 구성에 의해 도입 된 많은 변수와 무관하게 상이한 전송 설비를 비교하기위한 절대 측정 값으로서 사용될 수있다.

경로에 장애물이없는 가시선이 있고 추가 감쇠가 발생할 수있는 첫 번째 프레 넬 영역의 0.5 내에 장애물이없는 경우 수신 된 전계 강도는 여유 공간의 강도와 비슷하며 다음 방정식으로 계산할 수 있습니다.

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

여기서
● ERP는 1kW 이상의 dB로 표시됩니다

● d는 킬로미터로 표시되는 거리입니다

참조 : >> 안테나 이득 기본 이해

# 수신 전압 및 전력
이기는하지만 계산 전계 강도는 전술 한 수신기 특성과 무관하며, 수신기의 입력에 공급되는 전압 및 수신 전력의 예측은 이러한 각 요소를 신중하게 고려해야한다. 위에 나열된 모든 정보가 시스템 설계에 알려져 있고 고려되지 않는 한, 수신기 입력에인가 된 전계 강도와 전압 간의 상관은 불가능합니다.

정확히 동일한 조건 (경로, 주파수, 유효 복사 전력 등)이 동일한 환경에 적용될 때 다음 방정식을 통해 시스템 설계자는 다양한 시스템간에 완벽한 신뢰를 가지고 해석 할 수 있습니다.

임피던스가 50 옴인 안테나에 적용될 때 수신 전압, 수신 안테나 이득 및 주파수의 함수로서의 전계 강도는 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.

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

수신 전압에 대한이 방정식은 다음과 같습니다.

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

50ohm 부하로의 전력 및 전압 계산 :

(8) P (dBm) = E (dBµV)-107

식에서 전압의 필드 값을 대체합니다. 7 :

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

50Ω 이외의 임피던스 (Z) 값에 대한보다 일반적인 방정식은 다음과 같습니다.

(8a) P (dBm) = E (dBµV)-20log (√Z)-90

그리고 식에서 전압의 필드 값을 대체합니다. 7 :

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

여기서
● Gr은 수신 안테나의 등방성 이득입니다.

● Z는 옴 단위의 시스템 임피던스입니다

"전계 강도 컨투어"를 dBm 또는 마이크로 볼트 (dBµV)로 플로팅하고 식별 할 때 이러한 주파수 및 안테나 이득 값을 아는 것이 중요합니다. 사용자는 이러한 "형상"이 하나의 주파수 및 예측에 사용되는 특정 수신 안테나 이득에만 유효하다는 것을 이해해야합니다. 수신 안테나 전송 라인에는 고정 손실이 있으며 종종 무손실로 가정합니다.

이러한 이유로, 모든 "수신 안테나 이득 및 전송 라인 손실이 모든 수신기에 대해 동일하지 않을 때, 그러한"윤곽 "은 커버리지 예측으로서 모호하다. 전송 된 신호를 적절하게 수신하는데 필요한 전계 강도 레벨을 결정하기 위해서는, 주파수, 수신 안테나 이득 및 수신기에서 원하는 레벨의 정숙화를 위해 필요한 수신기 전압 레벨을 고려하여 상기 수학 식 6을 사용한다.

참조 : >> VSWR이란 : 전압 정재파 비

이 예측은 안테나 단자의 전압에 대한 것입니다. 수신기 입력의 실제 전압 및 전력 레벨은 수신 전송 라인에 존재하는 추가 손실을 고려해야합니다. 이 신호 손실은 케이블이 길 때 고주파에서 특히 중요합니다.

그림 3 : 전기장 및 재파악 된 전압 및 전력

그림 3은 수신기 입력 단자에서의 전계 강도와 전압 및 전력 간의 관계를 요약 한 것입니다.

전계 강도 (dBu)는 다음과 같은 기능입니다.

● 송신기 유효 복사 전력.

● 송신기와의 거리.

● 지형 장애물로 인한 손실.

전계 강도는 수신기 특성과 무관하므로 적용 범위 영역을 계산하는 데 유용한 표준입니다.

전기장은 안테나로 전압을 유도하여 안테나로 전력을 전달합니다. 안테나 단자의 전압 (dBµV)은 고려중인 특정 주파수에 대한 안테나 이득의 함수입니다. 안테나 단자에서 사용할 수있는 전력 (dBm)은 안테나 임피던스 (보통 50 Ohms)의 기능이기도합니다.

전송 라인 (보통 동축 케이블 또는 도파관)은 안테나 단자를 수신기 입력 단자에 연결합니다. 이 전송 라인의 손실에 의해 수신기 입력 단자에서의 전압 및 전력이 감소된다. 전송 라인 손실은 전송 라인의 크기와 유형 및 작동 주파수의 함수입니다. 또한, 다른 손실은 수신기 입력 단자로 전달되는 전력에 영향을줍니다. 차량 내부 손실, 핸드 헬드 수신기와의 신체 근접성으로 인한 손실 등에 대한 자세한 내용은 기술 참조 섹션의 "일반 손실 값"을 참조하십시오.

참조 : >> AM과 FM의 차이점은 무엇입니까?

#결론
이 정보로부터 명백한 결론은 다른 안테나 이득을 갖는 수신 시스템이 적절한 작동을 위해 상당히 다른 전기장 강도 값을 필요로한다는 것이다. 고 이득 영구 장착 루프 안테나가있는 모바일 수신기에 대해 계산 된 서비스 영역 윤곽 (dBµV 또는 dBm)은 저 이득 안테나 핸드 헬드 장치를 사용하는 사용자에게 오도 될 수 있습니다.

제안 된 실제 장비와 위의 방정식을 기반으로 시스템 설계자는 특정 수신 시스템에 필요한 실제 전계 강도를 계산할 수 있습니다. 전계 강도가 장비의 설계 수준을 충족하거나 초과하는 영역에서 수신기를 작동하면 만족스러운 시스템 성능을 얻을 수 있습니다. 전계 강도 그리드 기술 참조 섹션에서는 dBm 또는 dBµV로 직접 플로팅하기 위해 전기장 강도 값 (TAP를 사용하여 dBu로 계산)을 다른 단위로 변환하는 방법에 대해 설명합니다.

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