Измерение параметров в радиочастотных системах. Выходная мощность сигнала передатчика Как измерить мощность радиосигнала определенной частоты

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Измерители мощности серии Anritsu ML2490A представляют собой скоростные оцифровщики и обработчики сигналов, поступающих от подключённых к ним датчиков (сенсоров) мощности. Модель Anritsu ML2495A является одноканальной и поддерживает подключение одного датчика, а модель Anritsu ML2496A может работать одновременно с двумя разными датчиками. В зависимости от типов подключённых датчиков частотный диапазон может составлять от 100 кГц до 65 ГГц.

Благодаря очень высокой скорости оцифровки (разрешение по времени достигает 1 нс) измерители серии Anritsu ML2490A могут использоваться для разработки и настройки радаров, а полоса пропускания, этих приборов, равная 65 МГц, позволяет применять их на всех стадиях строительства и эксплуатации беспроводных систем связи 3G, 4G и 5G, в том числе и систем следующего поколения на основе сложных технологий модуляции, таких как OFDM.

Кроме импульсных датчиков и датчиков пиковой мощности, к приборам серии Anritsu ML2490A можно подключать разнообразные датчики для измерения стационарных радиосигналов (CW), что делает их универсальными в применении. Полное описание всех характеристик серии Anritsu ML2490A Вы можете скачать ниже на этой странице в разделе .

Основные характеристики:
Количество каналов: 1 (модель ML2495A) или 2 (модель ML2496A).
Частота: 100 кГц – 65 ГГц (зависит от датчика).
Полоса пропускания (видеополоса): 65 МГц.
Типичное время нарастания: 8 нс (с импульсным датчиком MA2411B).
Разрешение по времени: 1 нс. Встроенный калибратор мощности (50 МГц и 1 ГГц).
Оптимально подходит для радарных применений и беспроводных сетей (4G и 5G).
Измерения мощности: Average, Min, Max, Peak, Crest, PAE (Power Added Efficiency).
Экран 8,9 см (разрешение 320 x 240). Интерфейсы: Ethernet, IEEE-488 (GPIB), RS-232.
Масса: 3 кг. Габариты: 213 x 88 x 390 мм. Рабочая температура: от 0°С до +50°С.
Точное измерение мощности любых радиосигналов

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Серия измерителей мощности радиосигналов Anritsu ML2490A обладает максимальными характеристиками по сравнению с двумя другими сериями измерителей Anritsu (ML2480B и ML2430A). В серию ML2490A входит две модели: одноканальная ML2495A и двухканальная ML2496A. Обе модели работают совместно с внешними сенсорами (датчиками). С измерителями мощности Anritsu ML2490A совместимы шесть серий датчиков, которые решают очень широкий спектр задач в диапазоне частот от 10 МГц до 50 ГГц и в диапазоне мощностей от -70 дБм до +20 дБм.

В зависимости от типа подключённого датчика, измерители Anritsu ML2490A могут измерять такие параметры мощности сигнала: Average (среднее значение), Min (минимальное значение), Max (максимальное значение), Peak (пиковое значение), Crest (пик-фактор), Rise-time (время нарастания), PAE (Power Added Efficiency - КПД суммирования мощности) и др. Для калибровки датчиков приборы Anritsu ML2490A в качестве стандартной функции содержат встроенный калибратор мощности на две частоты: 50 МГц и 1 ГГц.

На этой фотографии показан одноканальный измеритель мощности радиосигналов Anritsu ML2495A и двухканальный измеритель мощности радиосигналов Anritsu ML2496A вместе с двумя лучшими датчиками: импульсным датчиком Anritsu MA2411 (до 40 ГГц) и широкополосным датчиком Anritsu MA2491A (до 18 ГГц).

Одноканальный измеритель Anritsu ML2495A (сверху) и двухканальный Anritsu ML2496A (снизу) вместе с импульсным датчиком мощности MA2411 и широкополосным датчиком мощности MA2491A.

Датчик (сенсор) импульсной мощности Anritsu MA2411B

Измерители мощности Anritsu ML2495A и ML2496A вместе с датчиком Anritsu MA2411B идеально подходят для измерения параметров импульсных радиосигналов в частотном диапазоне от 300 МГц до 40 ГГц. Благодаря типичному времени нарастания, равному 8 нс и разрешающей способности 1 нс, возможно прямое измерение характеристик радиолокационных импульсов, а также большого числа других типов сигналов, имеющих импульсную или пакетную структуру.

На этой фотографии показан скриншот экрана измерителя мощности Anritsu ML2496A с результатами измерений параметров фронта радиочастотного импульса. Измерения проводились с помощью датчика импульсной мощности Anritsu MA2411B. Масштаб по горизонтальной оси составляет 20 нс на деление, а по вертикальной 3 дБ на деление. Сигнал, поступающий от датчика оцифровывался со скоростью 62,5 Мвыб/с.

На этой фотографии показан скриншот экрана измерителя мощности Anritsu ML2496A с результатами измерений параметров четырёх последовательных радиочастотных импульсов. Масштаб по горизонтальной оси составляет 2 мкс на деление, а по вертикальной 5 дБ на деление. Для каждого импульса можно измерить: время нарастания, время спада, длительность и другие параметры, включая интервал повторения импульсов PRI (Pulse Repetition Interval). Также на экран выводятся результаты по группе импульсов: минимальное, максимальное и среднее значение мощности.

Измерение параметров четырёх последовательных радиочастотных импульсов.

При измерении мощных радиосигналов, часто используются аттенюаторы или ответвители. В измерителях мощности Anritsu серии ML2490A есть возможность автоматического учёта значения внешнего аттенюатора или ответвителя так, что результаты измерения на экране соответствуют реальной мощности.

Перед использованием датчика Anritsu MA2411B с измерителем мощности серии ML2490A необходимо выполнить их совместную калибровку. Для этого на передней панели измерителя мощности располагается выход эталонного сигнала (Calibrator) частотой 1 ГГц и амплитудой 0 дБм (1 мВт). Подключив датчик к этому выходу и нажав соответствующий пункт меню, Вы выполните калибровку датчика и обнуление погрешностей измерительного тракта, что подготовит прибор к проведению точных измерений.

Датчик Anritsu MA2411B оптимизирован для измерения импульсных сигналов и сигналов с широкополосной модуляцией, однако он может успешно применяться для точного измерения характеристик стационарных (CW) и медленно изменяющихся радиосигналов. Соответствующий скриншот показан на этой фотографии.

Широкополосные датчики (сенсоры) мощности Anritsu MA2490A и MA2491A

Для измерения параметров телекоммуникационных сигналов, а также некоторых типов импульсных сигналов предназначены два широкополосных датчика: Anritsu MA2490A (от 50 МГц до 8 ГГц) и Anritsu MA2491A (от 50 МГц до 18 ГГц). Оба датчика обеспечивают полосу пропускания 20 МГц (ещё её называют видеополосой или скоростью реакции), что достаточно для точного измерения быстро изменяющихся сигналов, таких как 3G/4G, WLAN, WiMAX и импульсов большинства типов радарных систем. Время нарастания у этих датчиков в импульсном режиме измерения составляет 18 нс.

Импульсные характеристики у датчиков MA2490A и MA2491A немного хуже, чем у MA2411B, о котором говорилось выше, зато минимальная измеряемая мощность составляет -60 дБм, вместо -20 дБм у MA2411B. Существенное расширение нижнего порога по мощности достигается за счёт присутствия внутри датчиков дополнительного измерительного тракта, который автоматически включается при малых значениях мощности.

На этой фотографии показан скриншот экрана измерителя мощности Anritsu ML2496A с результатами измерений параметров сигнала GSM. Измерения проводились с помощью широкополосного датчика мощности Anritsu MA2491A. Масштаб по горизонтальной оси составляет 48 мкс на деление, а по вертикальной 5 дБ на деление. Пиковая мощность отдельных фрагментов сигнала достигает 12 дБм.

Измерение параметров сигнала GSM с помощью широкополосного датчика Anritsu MA2491A.

Высокоточные диодные датчики (сенсоры) мощности серии Anritsu MA2440D

Эта серия высокоточных датчиков предназначена для радиосигналов с невысокой скоростью изменения или модуляции (например TDMA), а также стационарных (CW - Continuous Wave) сигналов. Скорость реакции (видеополоса) у этих датчиков составляет 100 кГц, а время нарастания 4 мкс. Все датчики серии MA2440D имеют встроенный аттенюатор на 3 дБ, который существенно улучшает согласование (КСВ) входного радиоразъёма датчика. Широкий динамический диапазон 87 дБ и линейность лучше чем 1,8% (до 18 ГГц) и 2,5% (до 40 ГГц) делают эти датчики идеальными для широкого круга применений, включая измерение коэффициентов усиления и ослабления радиоустройств.

Серия датчиков Anritsu MA2440D состоит из трёх моделей, отличающихся верхним частотным диапазоном и типом входного коннектора: модель MA2442D (от 10 МГц до 18 ГГц , коннектор N(m)), модель MA2444D (от 10 МГц до 40 ГГц , коннектор K(m)) и модель MA2445D (от 10 МГц до 50 ГГц , коннектор V(m)). Для примера, на этой фотографии показан датчик Anritsu MA2444D с коннектором типа K(m).

Высокоточные датчики (сенсоры) мощности на основе термоэффекта серии Anritsu MA24000A

Эта серия высокоточных датчиков предназначена для стационарных (CW - Continuous Wave) и медленно изменяющихся радиосигналов. Время нарастания у этих датчиков составляет 15 мс. Принцип работы датчиков этой серии основан на термоэлектрическом эффекте, что позволяет точно измерять среднюю (average) мощность любого радиосигнала независимо от его структуры или вида модуляции. Динамический диапазон этих датчиков равняется 50 дБ, а линейность лучше чем 1,8% (до 18 ГГц) и 2,5% (до 50 ГГц).

Серия датчиков Anritsu MA24000A состоит из трёх моделей, отличающихся верхним частотным диапазоном и типом входного коннектора: модель MA24002A (от 10 МГц до 18 ГГц , коннектор N(m)), модель MA24004A (от 10 МГц до 40 ГГц , коннектор K(m)) и модель MA24005A (от 10 МГц до 50 ГГц , коннектор V(m)). Все три датчика серии Anritsu MA24000A показаны на этой фотографии.

Принцип действия и внутреннее устройство измерителей мощности серии Anritsu ML2490A

Датчики мощности, подключаемые к измерителям серии Anritsu ML2490A, выполняют функцию преобразования высокочастотного сигнала, мощность которого надо измерить, в низкочастотный сигнал. Этот низкочастотный сигнал поступает от датчика на вход измерителя серии ML2490A, оцифровывается с помощью встроенного АЦП, обрабатывается цифровым сигнальным процессором и выводится на дисплей прибора.

На этом рисунке показана структурная схема одноканальной модели ML2495A. На этой структурной схеме зелёным цветом выделены два АЦП (аналого-цифровых преобразователя) с помощью которых производится оцифровка низкочастотного сигнала, поступающего от подключённого к измерителю датчика мощности. Если подключён диодный датчик серии Anritsu MA2440D или термоэлектрический датчик серии Anritsu MA24000A, то оцифровка выполняется с помощью 16-ти разрядного АЦП. А если подключён импульсный датчик Anritsu MA2411B или широкополосные датчики Anritsu MA2490A или MA2491A, то оцифровка выполняется с помощью скоростного 14-ти разрядного АЦП.

Структурная схема одноканального измерителя мощности Anritsu ML2495A.

А так выглядит внутреннее устройство измерителя мощности серии Anritsu ML2490A. По центру располагается небольшая прямоугольная плата встроенного калибратора на 50 МГц и 1 ГГц, высокочастотный кабель с которой подлючён к N разъёму на передней панели. Под платой калибратора располагается большая измерительная плата, содержащая аналоговую часть, АЦП и массив программируемых логических матриц. Сразу под измерительной платой располагается вторая большая плата цифровой обработки и контроля, содержащая DSP (цифровой сигнальный процессор), микроконтроллер и цифровые узлы индикации и управления.

Все измерители мощности серии Anritsu ML2490A поставляются в комплекте с компьютерной программой удалённого управления Anritsu PowerMax . Эта программа запускается на Windows совместимом персональном компьютере и позволяет удалённо управлять работой одноканального прибора Anritsu ML2495A или двухканального Anritsu ML2496A. Проведение измерений с помощью программы PowerMax упрощает начальную настройку прибора, ускоряет обработку измерений и позволяет удобно документировать и хранить результаты.

Пример главного окна программы Anritsu PowerMax показан на этом скриншоте. В данном случае осуществляется управление двухканальной моделью Anritsu ML2496A, к первому каналу которой подключён датчик импульсной мощности Anritsu MA2411B, а ко второму каналу широкополосный датчик мощности Anritsu MA2491A. Чтобы увеличить изображение, нажмите на фотографию.

Измерители мощности серии Anritsu ML2490A поставляются с программой Anritsu PowerMax.
Нажмите на фото, чтобы увеличить изображение.

Технические характеристики измерителей Anritsu ML2490A и датчиков мощности

Ниже приводится перечень основных технических характеристик измерителей мощности серии Anritsu ML2490A. Подробные технические характеристики измерителей смотрите ниже на этой странице в разделе .

Основные технические характеристики измерителей мощности серии Anritsu ML2490A.

Ниже приводится перечень основных технических характеристик датчиков мощности (сенсоров мощности) различных типов, которые совместимы с измерителями серии Anritsu ML2490A. Подробные технические характеристики датчиков смотрите ниже на этой странице в разделе .

Основные характеристики датчиков мощности, совместимых с серией Anritsu ML2490A.

Комплект поставки измерителей мощности серии Anritsu ML2490A

Наименование	Краткое описание
Anritsu ML2495A	Одноканальный измеритель мощности импульсных, модулированных и стационарных радиосигналов
или
Anritsu ML2496A	Двухканальный измеритель мощности импульсных, модулированных и стационарных радиосигналов
плюс:
2000-1537-R	Кабель 1,5 метра для подключения датчика (по 1 шт. на каждый канал)
-	Шнур питания
-	Оптический диск с документацией и программой PowerMax
-	Сертификат калибровки
-	1 год гарантии (возможно продление срока гарантии до 3 и 5 лет)

Опции и аксессуары для измерителей мощности серии Anritsu ML2490A

Основные опции:
- опция 760-209 (жёсткий транспортный кейс для транспортировки прибора и аксессуаров).
- опция D41310 (мягкая сумка для транспортировки прибора с наплечным ремнём).
- опция 2400-82 (набор для монтажа в стойку одного измерителя).
- опция 2400-83 (набор для монтажа в стойку двух измерителей).
- опция 2000-1535 (защитная крышка для передней панели).
- опция 2000-1536-R (кабель 0,3 метра для подключения измерительного датчика).
- опция 2000-1537-R (кабель 1,5 метра для подключения измерительного датчика).
- опция 2000-1544 (кабель RS-232 для перепрошивки прибора).

Совместимые датчики мощности (сенсоры):
- датчик Anritsu MA2411B (импульсный сенсор от 300 МГц до 40 ГГц, от -20 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2490A (широкополосный сенсор от 50 МГц до 8 ГГц, от -60 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2491A (широкополосный сенсор от 50 МГц до 18 ГГц, от -60 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2472D (стандартный диодный сенсор от 10 МГц до 18 ГГц, от -70 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2473D (стандартный диодный сенсор от 10 МГц до 32 ГГц, от -70 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2474D (стандартный диодный сенсор от 10 МГц до 40 ГГц, от -70 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2475D (стандартный диодный сенсор от 10 МГц до 50 ГГц, от -70 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2442D (высокоточный диодный сенсор от 10 МГц до 18 ГГц, от -67 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2444D (высокоточный диодный сенсор от 10 МГц до 40 ГГц, от -67 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2445D (высокоточный диодный сенсор от 10 МГц до 50 ГГц, от -67 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2481D (универсальный сенсор от 10 МГц до 6 ГГц, от -60 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA2482D (универсальный сенсор от 10 МГц до 18 ГГц, от -60 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA24002A (термоэлектрический сенсор от 10 МГц до 18 ГГц, от -30 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA24004A (термоэлектрический сенсор от 10 МГц до 40 ГГц, от -30 dBm до +20 dBm).
- датчик Anritsu MA24005A (термоэлектрический сенсор от 10 МГц до 50 ГГц, от -30 dBm до +20 dBm).

Документация

Эта документация в формате PDF содержит наиболее полное описание возможностей измерителей мощности серии Anritsu ML2490A, их технических характеристик и режимов работы:

Описание измерителей мощности Anritsu ML2490A и датчиков к ним (на английском) (12 стр.; 7 МБ)

Технические характеристики измерителей Anritsu ML2490A и датчиков к ним (на английском) (12 стр.; 1 МБ)

Руководство по эксплуатации измерителей мощности Anritsu ML2490A (на английском) (224 стр.; 3 МБ)

Руководство по программированию измерителей Anritsu ML2490A (на английском) (278 стр.; 3 МБ)

Краткая информация о приборах для измерения мощности радиосигналов (на английском) (4 стр.; 2 МБ)

А здесь можно найти наши советы и другую полезную информацию по этой теме:

Краткий обзор всех серий радиочастотных измерительных приборов Anritsu

Краткий обзор всех серий портативных радиочастотных анализаторов Anritsu

Как купить оборудование дешевле - скидки, специальные цены, демо и б/у приборы

Для упрощения процесса выбора измерителя или датчика мощности, Вы можете воспользоваться нашим опытом и рекомендациями. У нас более 10 лет практического опыта поставок и мы сразу сможем ответить на многие вопросы по моделям, опциям, срокам поставки, ценам и скидкам. Это сбережёт Ваше время и деньги. Для этого просто позвоните нам или напишите нам по

Задание. 3

Теоретическая часть. 4

Основные положения. 4

Единицы измерения уровней радиосигналов. 5

Модель Окамуры-Хата. 7

Модель COST231-Хата. 8

Модель COST 231-Уолфиш-Икегами. 8

Результаты исследований. 11

Задание

1. Провести сравнительные исследования эмпирических моделей затухания радиоволн Окамуры-Хата, COST 231-Хата и COST 231 Уолфиш-Икегами при заданных характеристиках канала связи для варианта 4 методических указаний;

3. Отчет по работе оформить с наличием следующих разделов: 1) задание, 2) теоретическая часть (текст прилагается) и 3)результаты исследований – два рисунка с тремя графиками каждый.

Примечание: расчет модели COST231Уолфиш-Икегами выполнить только для случая прямой видимости.

Теоретическая часть

Основные положения

Исследования распространения радиоволн в городских условиях имеют большое значение в теории и технике связи. Действительно, в городах проживает наибольшее число жителей (потенциальных абонентов), а условия распространения радиоволн существенно отличаются от распространения в свободном пространстве и полусвободном пространстве. В последнем случае понимается распространение над регулярной земной поверхностью, когда диаграмма направленности не пересекается с земной поверхностью. В этом случае при направленных антеннах ослабление радиоволн определяется формулой:

L = 32,45 + 20(lgd км + lgf МГц ) – 10lgG пер – 10lgG пр , дБ =

= L 0 - 10lgG пер – 10lgG пр , дБ. (1)

где L 0 – основное ослабление свободного пространства, дБ;

d км – расстояние между передатчиком и приемником, км;

f МГц – рабочая частота, МГц;

G пер и G пр – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн соответственно, дБи.

Основное ослабление L 0 определяется при изотропных антеннах, которые излучают равномерно во всех направлениях и принимают также. Поэтому ослабление возникает за счет рассеивания энергии в пространство и малого поступления на приемную антенну. При использовании направленных антенн, ориентированных главными лучами навстречу друг другу, ослабление уменьшается в соответствие с уравнением (1).

Задачей исследования является определение радиоканала, несущего сообщение (радиосигнал), который обеспечивает требуемое качество и надежность связи. Канал связи в городских условиях не является детерминированной величиной. Кроме прямого канала между передатчиком и приемником существуют интерференционные помехи, обусловленные многочисленными отражениями от земли, стен и крыш сооружений, а также прохождением радиосигнала сквозь здания. В зависимости от взаимного положения передатчика и приемника возможны случаи отсутствия прямого канала и за принятый сигнал в приемнике приходится считать сигнал с наибольшей интенсивностью. В мобильной связи, когда антенна абонентского приемника находится на высоте 1 – 3 метра от земли, эти случаи являются доминирующими.

Статистический характер принимаемых сигналов требуют предположений и ограничений, в рамках которых возможно принятие решений. Основным допущением является стационарность случайного процесса при независимости интерференционных помех друг от друга, то есть отсутствие взаимной корреляции. Реализация таких требований привела к

разделению городских каналов радиосвязи к трем основным видам: каналы Гаусса, Райса и Релея.

Гауссов канал характеризуется наличием доминирующего прямого луча и малыми помехами. Математическое ожидание ослабления радиосигнала описывается нормальным законом. Этот канал присущ телевизионным сигналам с телебашни при приеме на коллективные антенны на жилых зданиях. Канал Райса характеризуется наличием прямых лучей, а также отраженных и прошедших сквозь здания лучей и наличии дифракции на зданиях. Математическое ожидание ослабления радиосигнала описывается распределением Райса. Этот канал присущ сетям с поднятой антенной над зданиями городской неплотной застройки.

Канал Релея характерен отсутствием прямых лучей и радиосигнал на подвижную станцию попадает за счет переотражений. Математическое ожидание ослабления радиосигнала описывается распределением Релея. Этот канал присущ городам с высотной застройкой.

Виды каналов и их функции плотности распределения принимаются во внимание при разработке моделей распространения сигналов в городских условиях. Однако обобщенной статистики недостаточно при расчете конкретных условий распространения, при которых ослабление сигналов зависит от частоты, от высоты подвеса антенн и характеристик застройки. Поэтому при внедрении сотовой связи и необходимости частотно-территориального планирования стали проводиться экспериментальные исследования ослабления в различных городах и условиях распространения. Первые результаты исследований, ориентированные на мобильную сотовую связь, появились в 1989 году (W.C.Y.Lee). Однако ещё раннее, в 1968 году (Y.Okumura) и в 1980 году (M.Hata) опубликовали результаты исследований ослабления радиоволн в городе, ориентированные на мобильную транкинговую связь и телевещание.

Дальнейшие исследования проводились при поддержке Международного телекоммуникационного союза (ITU) и были направлены на уточнение условий применимости моделей.

Ниже рассмотрены модели, получившие наибольшее распространение при проектировании сетей связи для городских условий.

Единицы измерения уровней радиосигналов

На практике для оценки уровня радиосигналов используются два вида единиц измерений: 1) на основе единиц мощности и 2) на основе единиц напряжения. Поскольку мощность на выходе антенны передатчика на много порядков выше мощности на входе антенны приемника, то используются кратные единицы мощности и напряжения.

Кратность единиц выражается в децибелах (дБ), которые являются относительными единицами. Мощность обычно выражается в милливаттах или в Ваттах:

Р дБмВт = 10 lg (P/1 мВт), (2)

Р дБВт = 10 lg (P/ 1 Вт). (3)

Например, мощность, равная 100 Вт, в приведенных единицах будет равна: 50 дБмВт или 20 дБВт.

В единицах напряжения за основу принимается 1 мкВ (микровольт):

U дБмкВ = 20 lg (U/ 1 мкВ) . (4)

Например, напряжение, равное 10 мВ, в приведенных относительных единицах равно 80 дБмкВ.

Относительные единицы мощности используются, как правило, для выражения уровня радиосигнала передатчика, относительные единицы напряжения – для выражения уровня сигнала приемника. Связь между размерами относительных единиц может быть получена на основе уравнения P = U 2 /R или U 2 = PR, где R есть входное сопротивление антенны, согласованное с подводящей к антенне линией. Логарифмируя приведенные уравнения, и, принимая во внимание уравнения (2) и (4), получим:

1 дБмВт = 1 дБмкВ – 107 дБ при R = 50 Ом; (5а)

1 дБмВт = 1 дБмкВ – 108,7 дБ при R = 75Ом. (5б)

Для выражения мощности передатчика часто используют характеристику – эффективная излучаемая мощность – ЭИМ . Это мощность передатчика с учетом коэффициента усиления (КУ = G ) антенны:

ЭИМ (дБВт) = Р (дБВт) + G (дБи) . (6)

Например, передатчик мощностью 100 Вт работает на антенну с коэффициентом усиления 12 дБи. Тогда ЭИМ = 32 дБВт, или 1,3 кВт.

При расчете зон покрытия базовой станции сотовой связи или зоны действия передатчика эфирного телевидения следует учитывать коэффициент усиления антенны, то есть пользоваться эффективной излучаемой мощностью передатчика.

Коэффициент усиления антенны имеет две единицы измерения: дБи (dBi) – коэффициент усиления относительно изотропной антенны и дБд (dBd) –коэффициент усиления относительно диполя. Они связаны между собой соотношением:

G (дБи) = G (дБд) + 2,15 дБ. (7)

Следует принимать во внимание, что коэффициент усиления антенны абонентской станции обычно принимают, равным нулю.

Модель Окамуры-Хата

Первичный вариант модели Окамуры и его соавторов рассчитан на следующие условия применения: диапазон частот (150 – 1500) МГц, расстояние между подвижной и базовой станциями – от 1 до 100 км, высота антенны базовой станции – от 30 до 1000 м.

Модель построена на сравнении ослабления в городе с ослаблением в свободном пространстве с учетом корректирующих составляющих, зависящих от частоты, высоты антенн базовой и подвижной станций. Составляющие представлены в виде графиков. Большие расстояния и высоты базовых станций больше подходят для телевещания, чем для сотовой связи. Кроме того, разрешающая способность графиков невысока и менее удобна, чем аналитическое описание.

Хата аппроксимировал графики Окамуры аналитическими соотношениями, сократил диапазон частот до 1500 МГц (у Окамуры он был завышенным и не отвечал требуемой достоверностью оценки ослабления), сократил диапазон расстояний от одного до двадцати километров, а также сократил высоту антенны базовой станции до 200 метров и внёс уточнения в некоторые составляющие модели Окамуры. В результате модернизации Хата модель получила название Окамуры-Хата и пользуется популярностью для оценки ослабления ТВ сигналов и в сотовой связи в диапазоне до 1000 МГц.

Для города ослабление мощности L в децибелах (дБ) описывается эмпирической формулой:

L,дБ=69,55 + 26.16 lgf - 13.83lg +(44.9-6,55 lg d– a( ), (8)

где f – частота в МГц,

d - расстояниемежду базовой и абонентской (мобильной) станцией в км,

Высота подвеса антенн базовой и абонентской станциями.

В формуле (8) составляющая a( )определяет влияние высоты антенны абонентской станции на ослабление мощности сигнала.

Для среднего города и средней высоты застройки эта составляющая определяется формулой:

a( ) = (1.1 lgf – 0.7) – 0,8, дБ. (9)

Для города с высокой застройкой a( ) определяется формулой:

a( ) = 8,3 (lg 1,54 ) 2 – 1,1 дляf < 400 МГц; (10)

a( ) = 3,2 (lg 11,75 ) 2 – 5 дляf > 400 МГц. (11)

В пригородной местности потери при распространении сигнала больше зависят от частоты, чем от высоты антенны абонентской станции, а, потому, к уравнению (8) с учетом уравнения (9) добавляется составляющая ΔL,дБ , определяемая уравнением:

ΔL,дБ = - 5,4 – (lg (0,036 f)) 2 . (12)

В условиях открытой местности ΔL,дБ при изотропных антеннах описывается уравнением:

ΔL,дБ = - 41 – 4,8 (lgf ) 2 + 18,33lgf . (13)

Недостатком модели Окамуры-Хата является ограничение диапазона частот до 1500 МГц и невозможность её использовать для расстояний менее одного километра.

В рамках проекта COST 231 Европейского Союза (Cooperation for Scientificand Technical Research) были разработаны две модели, которые устраняли отмеченные недостатки модели Окамура-Хата. Эти модели рассмотрены ниже.

Модель COST231-Хата

1 , < 200м, 1 < < 10м .

Модель позволяет оценивать ослабление по формуле:

L = 46,3 + 33,9 lg f – 13,8 lgh b – a(h a ) + (44,9 – 6,55lgh b ) lg d + C, дБ, (14)

где С = 0 для средних городов и пригородных районов и С = 3 для центров крупных городов.

Данная модель не подходит для оценки ослабления сигнала при расстояниях между абонентской и базовой станциями менее 1 км. На коротких расстояниях более сильно проявляется характер застройки. Для этих случаев разработана модель COST231-Уолфиш-Икегами.

К сожалению, у нас нет точной информации, когда ожидаются поставки конкретных товаров . Лучше не добавлять в посылку отсутствующие товары, либо быть готовым ожидать неходовые товары несколько месяцев. Были случаи, что отсутствующие товары исключались из продажи.
Имеет смысл разделить посылки. Одна полностью укомплектованная, другая с отсутствующими товарами.

Чтобы после прихода на склад отсутствующий товар автоматически зарезервировался за Вами, необходимо оформить и оплатить его в заказе.

Измеритель мощности радиосигнала ImmersionRC и 30dB аттенюатор (35Mhz-5.8Ghz)

Использование приемо-передающей аппаратуры без предварительной настройки и проверки на земле грозит большими неприятностями в воздухе. Измеритель мощности радиосигнала ImmersionRC позволит вам протестировать и настроить приемо-передающие устройства, а также проверить технические характеристики антенны. Используя этот прибор, вы сможете провести сравнительные тесты с различными типами антенн, построить диаграммы направленности излучения, а также измерить выходную мощность передатчика, используя встроенный аттенюатор (делитель мощности).
Измеритель мощности работает с обоими, импульсными и немодулированными, типами сигналов и имеет широкий диапазон рабочих частот от 35МГц до 5.8ГГц, позволяя протестировать как видео, так и RC системы.
Прибор будет незаменимым помощником, начиная от настройки самодельных антенн и заканчивая тестированием передатчика видеосигнала на соответствие выходной мощности после аварии.

Не надейся на авось! Протестируй оборудование!

Особенности:
Доступная цена устройства, гораздо дешевле, чем другое подобное оборудование
Измерение уровней излучаемого сигнала (например УВЧ диапазона, сигнала передатчика аудио/видео)
Калибровка на всех основных каналах, используемых в моделизме, особенно FPV
Динамический диапазон 50dB (-50dBm -> 0dBm без использования внешнего аттенюатора)
Вывод информации в MW или dBm
В комплекте 30dB аттенюатор и адаптер

Спецификация:
Диапазон частот: 1MHz thru 8GHz, калиброванный на основных каналах для FPV/UAV
Уровень мощности без атеннюатора: 50dBm thru 0dBm
Регулировка: Программируемые настройки аттенюатора, корректировка данных
Источник питания: USB или источник постоянного тока 6-16В
Калиброванный тест оборудования: > 100 в соотношении частота/мощность
Разъем: стандартный высококачественный SMA
Ослабление коэффициента стоячей волны: 8ГГц (типовое)
Размеры (LxWxH): L=90мм x W=52мм x H=19мм
Вес: 40г
Питающее напряжение: 6 - 16В DC
Потребляемый ток: 100мA




Take the guess work out of your setups with proper testing on the ground before risking problems in the air.

The ImmersionRC RF power meter lets you test and tune both your uplink and downlink setups in power and Antenna performance. You can do comparative tests on various antenna designs or plot the radiation pattern, even test the direct output power of your transmitters using the included Attenuator.

The Power meter works with both pulsed and continuous wave signals and a wide range of frequencies from 35Mhz to 5.8GHz, allowing you to test both video and RC systems.

This is an invaluable tool for anything from hand tuning a DIY antenna to testing a video TX after a crash for proper output power. Don’t just guess with your investment…Test it.

Features:
Affordable RF power measurements, a fraction of the cost of similar equipment
Measure pulsed, and continuous RF power levels (e.g. UHF, and A/V Downlinks)
Calibrated on all common bands used for modelling, and especially FPV
50dB of dynamic range (-50dBm -> 0dBm without the external attenuator)
Readout in MW, or dBm
Included 30dB attenuator and adapter

Specs:
Frequency range: 1MHz thru 8GHz, calibrated on common bands used for FPV/UAV
Power level without attenuator: 50dBm thru 0dBm
Adjustments: Programmable attenuator setting, readout corrected
Power: USB, or DC power jack power source, 6V-16V
Calibrated against traceable test equipment at: > 100 frequency/power combinations.
Connector: Standard high-quality SMA
Un-attenuated VSWR: 8GHz.
Attenuated VSWR: 8GHz (typical)
Dimensions (LxWxH): L=90mm x W=52mm x H=19mm
Weight (Grams): 40g
Supply Voltage: 6 - 16V DC
Power Consumption: 100mA

Основным параметром радиопередающего устройства является мощность сигнала, излучаемого в эфир. Следует отметить, что требования к мощности сигнала в УКВ диапазоне диктуются особенностями распространения радиоволн в этом диапазоне частот.

Первой особенностью УКВ диапазона является прямолинейное распространение радиоволн в пределах прямой видимости. Рисунок 1 иллюстрирует эту особенность распространения радиоволн в данном диапазоне.

Рисунок 1. Прямая видимость на радиолинии

Ориентировочно, с учетом рефракции радиоволн в УКВ диапазоне, дальность прямой видимости в километрах L определяется как:

, (1)

При высоте подъема антенны базовой станции и ретранслятора 70 м, дальность связи не может превышать 70 км:

При высоте подъема антенны базовой станции и ретранслятора 70 м, дальность связи не может превышать 70 км. Ориентировочные дальности прямой видимости в УКВ диапазоне приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Приблизительная дальность радиолинии в УКВ диапазоне

Рассчитаем требуемую для заданного расстояния выходную мощность сигнала передатчика. Для этого воспользуемся известной формулой определения мощности сигнала на входе радиоприемного устройства:

, (2) где P прм — мощность сигнала на входе радиоприемника; P прд — мощность сигнала на выходе радиопередатчика; - длина волны радиосигнала; r — расстояние между приемником и передатчиком; G прд — коэффициент усиления антенны радиопередатчика (в разах); G прм — коэффициент усиления антенны радиоприемника (в разах);

Следует отметить, что в системах подвижной связи мощность сигнала измеряется в дБм. Это отношение абсолютного значения мощности сигнала, выраженного в ваттах, к мощности сигнала 1 мВт.

, (3)

Например, мощность сигнала, равная 2 Вт, соответствует значению 33 дБм, а мощность сигнала, равная 10 Вт, соответствует 40 дБм. Подобный подход позволяет заменить операции деления и умножения на вычитание и суммирование соответственно. При этом формула определения мощности сигнала на входе радиоприемного устройства (2), выраженная в децибелах, примет следующий вид:

, (4)

Выразим из нее мощность, требуемую от передатчика при работе в свободном пространстве. Для 160-мегагерцового диапазона и всенаправленных антеннах, эта мощность будет равна:

, (5)

При отношении сигнал/шум на входе демодулятора, равным 6 дБ, можно ограничить мощность передатчика значением 1 мВт.

С другой стороны при распространении радиоволны вдоль поверхности земли, она испытывает дополнительное поглощение. Для объяснения явления огибания радиоволнами различных препятствий, их проникновения в области тени и полутени используется принцип Гюйгенса-Френеля. В соответствии с моделью Френеля область распространения радиоволн между передающим и приемным устройствами ограничивается эллипсоидом вращения вокруг линии, их соединяющей. Этот эллипсоид многослойный и может включать в себя бесконечно много зон.

Ближайшая к линии, соединяющей передатчик с приемником, зона называется первой зоной Френеля. Принято считать, что при распространении радиоволн наиболее существенной является первая зона Френеля. В ней сосредоточена примерно половина передаваемой энергии. На рисунке 3 представлено продольное сечение первой зоны Френеля.

Рисунок 3. Определение зоны Френеля

Для любой точки радиолинии радиус первой зоны Френеля (R0) можно найти по формуле:

, (6)

При учете влияния поверхности Земли важен наибольший радиус первой зоны Френеля. При одинаковой высоте антенн этот радиус будет в середине радиолинии. В этом случае формула (6) преобразуется к следующему виду:

, (7)

При дальности радиолинии более 5 км необходимо дополнительно как препятствие учитывать кривизну Земли. Этот эффект иллюстрируется рисунком 3. Для учета повышения уровня земной поверхности в середине радиолинии за счет ее кривизны можно воспользоваться следующей формулой:

, (8) где hмакс — максимальная высота препятствия, создаваемая за счет кривизны Земли (м), L — расстояние между передатчиком и приемником (км).

Значения высоты препятствия, создаваемого за счет кривизны Земли, для относительных расстояний r тек /L приведены в таблице 1.

Таблица 1

L	Относительное расстояние на радиоинтервале
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
5 км	0,02 м	0,08 м	0,18 м	0,31 м	0,5 м	0,31 м	0,18 м	0,08 м	0,02 м
10 км	0,7 м	1,3 м	1,7 м	1,9 м	2 м	1,9 м	1,7 м	1,3 м	0,7 м
15 км	1,5 м	2,7 м	3,6 м	4 м	4,25 м	4 м	3,6 м	2,7 м	1,5 м

Теперь рассчитаем дополнительное поглощение сигнала за счет его затенения поверхностью Земли. Для этого рассчитаем высоту h max в центре радиотрассы:

, (9)

Относительный просвет радиолинии при этом будет равен

, (10)

Теперь по графику зависимости ослабления сигнала относительно просвета препятствия, приведенному на рисунке 4, определим дополнительное ослабление сигнала.

Рисунок 4. Зависимость ослабления сигнала относительно просвета препятствия

Для относительного просвета радиолинии, равного -0,37, дополнительное ослабление сигнала составит 50 дБ. В результате требуемая мощность передатчика с -6 дБм возрастает до значения +44 дБм. Эта мощность соответствует мощности передатчика 20 Вт.

В данном случае мы рассмотрели ситуацию, где на одном месте расположен одиночный радиопередатчик. Однако мест, удобных для размещения ретрансляторов базовых станций не так много. Поэтому обычно в одном месте сосредотачивается большое количество радиопередатчиков радиосистем различного назначения. Для того, чтобы они не мешали друг другу, на выходе передатчика приходится ставить различные развязывающие устройства, такие как фильтры, циркуляторы, комбайнеры. Каждое из них ослабляет мощность радиосигнала. Кроме того сигнал может ослабляться антенно-фидерным трактом. Общее значение ослабления сигнала может достигать 12 дБ. Это приводит к тому, что если даже мощность на выходе передатчика будет равна 100 Вт, то до антенны дойдет всего 6 Вт:

, (11)

Для иллюстрации преобразуем это значение в ватты:

, (12)

выводы

• Для работы в УКВ диапазоне с учетом влияния кривизны поверхности земли и препятствий требуется мощность передатчика не менее 2 Вт
• Для стационарных радиостанций требуемая мощность возрастает до 50 ... 100 Вт за счет потерь в фидерах и комбайнерах

Литература:

Другие параметры радиопередающих устройств:

Очень важной характеристикой радиопередающего устройства является диапазон излучаемых частот. Для организации подвижной радиосвязи в УКВ диапазоне...
http://сайт/UGFSvSPS/DiapPrdFr/

При формировании радиосигнала очень важно, чтобы весь спектр излучаемого сигнала был сосредоточен в пределах полосы частот, выделенных для данного радиоканала...
http://сайт/UGFSvSPS/maska/

Цель: изучение приборного арсенала лабораторий кафедры и основных факторов, определяющих энергетику радиолиний.

Линии спутниковой связи и вещания состоят из двух участков: передающая земная станция (ЗС) – ретранслятор на искусственном спутнике Земли (ИСЗ) и ретранслятор ИСЗ – приемная ЗС. Мощность сигнала на входе приемника ЗС может быть определена из формулы, которая применяется для расчета любых радиолиний прямой видимости:

где P прд – мощность на выходе передатчика ретранслятора ИСЗ,

γ прд и γ прм – коэффициенты передачи трактов, связывающих соответственно выход передатчика с передающей антенной на ИСЗ и выход приемной антенны с приемником ЗС,

G прд и G прм - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн соответственно,

L o и L доп – основные и дополнительные потери энергии сигнала в пространстве между ИСЗ и ЗС.

Основные потери L o обусловлены рассеянием энергии в свободном пространстве при удалении от излучателя

, (2.2)

где λ – длина электромагнитной волны

, (2.3)

f – частота сигнала передатчика, c ≈ 3∙10 8 м/сек – скорость распространения электромагнитных волн,

d – расстояние между ИСЗ и ЗС.

Расстояние d между ИСЗ и ЗС зависит от высоты H орбиты спутника, которая определяет размеры зоны видимости ИСЗ.

Зоной видимости ИСЗ называют часть поверхности Земли, с которой спутник виден в течение заданной длительности сеанса связи под углом места не менее некоторого заданного угла
.

Мгновенной зоной видимости ИСЗ называется зона видимости в определенный момент времени, т.е. при нулевой длительности сеанса связи. При движении ИСЗ мгновенная зона видимости перемещается, поэтому зона видимости в течение сеанса связи всегда меньше мгновенной. Размер мгновенной зоны видимости может быть оценен длиной дуги
или угламии(рис.2.1).

Угол представляет собой угловое расстояние границы зоны от подспутниковой точки(относительно центра Земли), а уголравен половине максимального углового размера зоны видимости относительно спутника, находящегося в точке. Точкиинаходятся на границе зоны видимости и удалены от спутника на расстояние
, называемоемаксимальной наклонной дальностью связи.

Для треугольника ∆
справедливы соотношения:

, (2.4)

, (2.5)

где R З =6400 км – радиус Земли.

Дополнительные потери L доп обусловлены атмосферой, осадками и другими причинами.

Коэффициенты усиления антеннпри использовании параболических зеркальных антенн с диаметром зеркала D определяется из выражения:

. (2.6)

Задание 2. Используя формулы (2.1) – (2.6) определить мощность сигнала на входе приемника ЗС, находящейся на границе зоны видимости. Исходные данные для расчета приведены в табл.2.1. Вариант задания определяется преподавателем.

Таблица 2.1

f , ГГц
Р прд , Вт
γ прд
γ прм
Н , тыс.км
β мин , град
L доп
D прд , м
D прм , м

Пользуясь выражениями (2.4) – (2.5) определить расстояние d между ИСЗ и ЗС.

Подставить необходимые данные в выражение (2.1).

Задание 3. Определить мощность сигнала на входе приемника ЗС, находящейся в подспутниковой точке S (рис.2.1). Исходные данные и порядок расчета те же, что и для задания 2.

Сравнить полученные в задании 2 и задании 3 результаты.

Отчет должен содержать характеристики и описание антенн кафедры, а также результаты расчетов по заданиям 1-3.

РАБОТА В ЛАБОРАТОРИИ КОМПЬЮТЕРНОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ

Цель работы студентов – приобретение навыков программирования в среде MatLab.

Для входа в среду MatLab указатель мыши подводится к логотипу программной системы и производится двойной щелчок левой клавишей мыши (ЛКМ).

Задание. Построение Simulink-модели стенда.

Переход к пакету Simulink может быть осуществлён двумя способами:

после входа в среду MatLab в командной строке окна управления напротив указателя набирается команда simulink;

с помощью мыши – один щелчок ЛКМ по сине-красно-чёрному символу, содержащему стрелку.

После этих действий раскроется окно библиотеки (Library:Simulink) и ещё не названное (untitled) окно поля, на котором будет собрана модель. В седьмой версии MatLab для создания такого поля после входа в Simulink необходимо щёлкнуть ЛКМ в символ чистого листа.

Сначала студенты должны познакомиться с разделами библиотеки Simulink: Sources – источники; Sinks – нагрузки, а также самостоятельно найти разделы, содержащие блоки Abs, F cn, Relational Operator, Mux и др.

Блоки, необходимые для сборки структурной схемы, перетаскиваются мышью из разделов библиотеки при нажатой ЛКМ.

Модели собираемых стендов показаны на рис.3.1. На рис.3.1а изображена модель, содержащая два формирователя гармонического сигнала. Аргумент синусоидальных функций формирует блок Ramp.

Для установки параметров этого и других блоков блок сначала выделяется щелчком ЛКМ, а затем двойным щелчком раскрывается окно, в которое вводятся соответствующие параметры. Параметр Slope источника Ramp устанавливается равным pi /50 (на языке MatLab константа
записывается какpi).

Благодаря применению блока Mux осциллограф Scope становится двухлучевым. Параметры моделей осциллографов студенты выбирают самостоятельно. Установить время имитации (Stop time) равным 100: Simulation – щелчок ЛКМ, Parameters – щелчок ЛКМ, запись времени в графе Stop time.

Запуск программы на выполнение осуществляется также с помощью мыши: Simulation – щелчок ЛКМ, Start – щелчок ЛКМ. Можно также запустить программу на выполнение, щёлкнув ЛКМ в значок с изображением треугольника.

Необходимо зарисовать (распечатать) структурные схемы моделей и наблюдаемые осциллограммы.

На рис.3.1б представлена модель компаратора – устройства, генерирующего единичный сигнал при выполнении условия, указанного на блоке устройства сравнения - Relational Operator.

Выделив собранную модель и применив команду Create Subsystem в режиме редактирования (Edit), можно модель компаратора сделать блоком Subsystem. Такой блок показан на рис.3.1в, где изображена модель устройства сравнения уровней сигналов источников Sine Wave и Constant. В этом имитационном эксперименте амплитуда гармонического колебания равна 1, угловая частота – 0,1
при времени имитации – 100.

Зарисовать (распечатать) схему модели и осциллограммы.

Индивидуальные задания приведены в табл.3.1. Структурная схема моделей для всех вариантов одна и та же. Она получается из структурной схемы, изображённой на рис.3.1а, если из последней исключить блок Fcn 2 и блок Mux. Таким образом, к входу блока Fcn 1 подключается выход блока Ramp, а вход

осциллографа Scope соединяется с выходом блока Fcn 1.

Время имитации для всех вариантов равно 100.

Отчёт по данному разделу должен содержать:

структурные схемы исследованных Simulink-моделей;

осциллограммы;

Таблица 3.1

варианта	Сигнал , формируемый блокомFcn	Значение параметра	Параметры блока Ramp: Slope; Initial output