Вихідна потужність сигналу передавача. Вимірювання параметрів у радіочастотних системах Як виміряти потужність радіосигналу певної частоти

Основним параметром радіопередаючого пристрою є потужність сигналу, що випромінюється в ефір. Слід зазначити, що вимоги до потужності сигналу в діапазоні УКХ диктуються особливостями поширення радіохвиль в цьому діапазоні частот.

Першою особливістю УКХ діапазону є прямолінійне поширення радіохвиль у межах прямої видимості. Малюнок 1 ілюструє цю особливість поширення радіохвиль у цьому діапазоні.

Орієнтовно, з урахуванням рефракції радіохвиль в УКХ діапазоні, дальність прямої видимості в кілометрах L визначається як:

При висоті підйому антени базової станції та ретранслятора 70 м, дальність зв'язку не може перевищувати 70 км:

При висоті підйому антени базової станції та ретранслятора 70 м, дальність зв'язку не може перевищувати 70 км. Орієнтовні дальності прямої видимості в УКХ діапазоні наведено малюнку 2.

Розрахуємо необхідну для заданої відстані вихідну потужність сигналу передавача. Для цього скористаємося відомою формулою визначення потужності сигналу на вході радіоприймального пристрою:

Слід зазначити, що у системах рухомого зв'язку потужність сигналу вимірюється в дБм. Це відношення абсолютного значення потужності сигналу, вираженого у ВАТ, до потужності сигналу 1 мВт.

Наприклад, потужність сигналу, що дорівнює 2 Вт, відповідає значенню 33 дБм, а потужність сигналу, що дорівнює 10 Вт, відповідає 40 дБм. Подібний підхід дозволяє замінити операції поділу та множення на віднімання та підсумовування відповідно. При цьому формула визначення потужності сигналу на вході радіоприймального пристрою (2), виражена в децибелах, набуде наступного вигляду:

Виразимо з неї потужність, потрібну від передавача при роботі у вільному просторі. Для 160-мегагерцового діапазону і всеспрямованих антен, ця потужність дорівнюватиме:

При відношенні сигнал/шум на вході демодулятора, що дорівнює 6 дБ, можна обмежити потужність передавача значенням 1 мВт.

З іншого боку при поширенні радіохвилі вздовж поверхні землі вона відчуває додаткове поглинання. Для пояснення явища огинання радіохвилями різних перешкод, їх проникнення у сфері тіні та півтіні використовується принцип Гюйгенса-Френеля. Відповідно до моделі Френеля область поширення радіохвиль між передавальним і приймальним пристроями обмежується еліпсоїдом обертання навколо лінії, що їх з'єднує. Цей еліпсоїд багатошаровий і може включати нескінченно багато зон.

Найближча до лінії, що з'єднує передавач із приймачем, зона називається першою зоною Френеля. Прийнято вважати, що з поширенні радіохвиль найбільш істотною є перша зона Френеля. У ній зосереджена приблизно половина енергії, що передається. На малюнку 3 представлено поздовжнє переріз першої зони Френеля.

Для будь-якої точки радіолінії радіус першої зони Френеля (R0) можна знайти за формулою:

При врахуванні впливу Землі важливий найбільший радіус першої зони Френеля. При однаковій висоті антен цей радіус буде у середині радіолінії. У цьому випадку формула (6) перетворюється на такий вид:

При дальності радіолінії понад 5 км необхідно додатково перешкоди враховувати кривизну Землі. Цей ефект ілюструється малюнком 3. Для врахування підвищення рівня земної поверхні в середині радіолінії за рахунок її кривизни можна скористатися такою формулою:

Значення висоти перешкоди, створюваного з допомогою кривизни Землі, для відносних відстаней r тек /L наведено таблиці 1.

Таблиця 1

Тепер розрахуємо додаткове поглинання сигналу за рахунок його затінення поверхнею Землі. Для цього розрахуємо висоту h max у центрі радіотраси:

Відносний просвіт радіолінії при цьому дорівнюватиме

Тепер за графіком залежності ослаблення сигналу щодо просвіту перешкоди, наведеному малюнку 4, визначимо додаткове ослаблення сигналу.

Для відносного просвіту радіолінії, що дорівнює -0,37, додаткове ослаблення сигналу становитиме 50 дБ. В результаті необхідна потужність передавача -6 дБм зростає до значення +44 дБм. Ця потужність відповідає потужності передавача 20 Вт.

В даному випадку ми розглянули ситуацію, де на одному місці розташований одиночний радіопередавач. Однак місць зручних для розміщення ретрансляторів базових станцій не так багато. Тому зазвичай у одному місці зосереджується велика кількість радіопередавачів радіосистем різного призначення. Для того, щоб вони не заважали один одному, на виході передавача доводиться ставити різні пристрої, що розв'язують, такі як фільтри, циркулятори, комбайнери. Кожна з них послаблює потужність радіосигналу. Крім того, сигнал може послаблюватися антенно-фідерним трактом. Загальне значення послаблення сигналу може досягати 12 дБ. Це призводить до того, що навіть потужність на виході передавача дорівнюватиме 100 Вт, то до антени дійде всього 6 Вт:

Для ілюстрації перетворимо це значення у ВАТ:

висновки

• Для роботи в УКХ діапазоні з урахуванням впливу кривизни поверхні землі та перешкод потрібна потужність передавача не менше 2 Вт
• Для стаціонарних радіостанцій необхідна потужність зростає до 50...100 Вт за рахунок втрат у фідерах та комбайнерах

Література:

Інші параметри радіопередаючих пристроїв:

Дуже важливою характеристикою радіопередавального пристрою є діапазон випромінюваних частот. Для організації рухомого радіозв'язку в УКХ діапазоні...
http://сайт/UGFSvSPS/DiapPrdFr/

При формуванні радіосигналу дуже важливо, щоб весь спектр сигналу, що випромінюється, був зосереджений в межах смуги частот, виділених для даного радіоканалу.
http://сайт/UGFSvSPS/maska/

Мета: вивчення приладового арсеналу лабораторій кафедри та основних факторів, що визначають енергетику радіоліній.

Лінії супутникового зв'язку та мовлення складаються з двох ділянок: передавальна земна станція (ЗС) – ретранслятор на штучному супутнику Землі (ІСЗ) та ретранслятор ІСЗ – приймальна ЗС. Потужність сигналу на вході приймача ЗС може бути визначена з формули, яка застосовується для розрахунку будь-яких радіоліній прямої видимості:

де P прд- Потужність на виході передавача ретранслятора ШСЗ,

γ прдта γ прм- Коефіцієнти передачі трактів, що зв'язують відповідно вихід передавача з передавальної антеною на ШСЗ і вихід приймальної антени з приймачем ЗС,

G прді G прм- коефіцієнти посилення передавальної та приймальної антен відповідно,

L oі L доп– основні та додаткові втрати енергії сигналу у просторі між ШСЗ та ЗС.

Основні втрати L oобумовлені розсіюванням енергії у вільному просторі при віддаленні від випромінювача

, (2.2)

де λ – довжина електромагнітної хвилі

, (2.3)

f- Частота сигналу передавача, c ≈ 3∙10 8 м/сек – швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль,

d- Відстань між ШСЗ та ЗС.

Відстань dміж ШСЗ та ЗС залежить від висоти Hорбіти супутника, що визначає розміри зони видимості ШСЗ.

Зоною видимості ШСЗ називають частину поверхні Землі, з якою супутник видно протягом заданої тривалості сеансу зв'язку під кутом місця не менше деякого заданого кута.
.

Миттєвою зоною видимості ШСЗ називається зона видимості у певний час, тобто. за нульової тривалості сеансу зв'язку. При русі ШСЗ миттєва зона видимості переміщається, тому зона видимості протягом сеансу зв'язку завжди менше миттєвої. Розмір миттєвої зони видимості може бути оцінений довжиною дуги
або кутами і (Рис.2.1).

Кут являє собою кутову відстань межі зони від супутникової точки (щодо центру Землі), а кут дорівнює половині максимального кутового розміру зони видимості щодо супутника, що у точці . Крапки і знаходяться на межі зони видимості та віддалені від супутника на відстань
, Називається максимальною похилою дальністю зв'язку.

Для трикутника ∆
справедливі співвідношення:

, (2.4)

, (2.5)

де R З=6400 км – радіус Землі.

Додаткові втрати L допобумовлені атмосферою, опадами та іншими причинами.

Коефіцієнти посилення антен при використанні параболічних дзеркальних антен з діаметром дзеркала Dвизначається з виразу:

. (2.6)

Завдання 2.Використовуючи формули (2.1) – (2.6), визначити потужність сигналу на вході приймача ЗС, що знаходиться на межі зони видимості. Вихідні дані для розрахунку наведено у табл.2.1. Варіант завдання визначається викладачем.

Таблиця 2.1

Користуючись виразами (2.4) – (2.5) визначити відстань dміж ШСЗ та ЗС.

Підставити необхідні дані у вираз (2.1).

Завдання 3.Визначити потужність сигналу на вході приймача ЗС, що у підсупутниковій точці S (Рис.2.1). Вихідні дані та порядок розрахунку ті ж, що й для завдання 2.

Порівняти отримані у завданні 2 та завданні 3 результати.

Звітповинен містити характеристики та опис антен кафедри, а також результати розрахунків за завданнями 1-3.

РОБОТА В ЛАБОРАТОРІЇ КОМП'ЮТЕРНОГО

МОДЕЛЮВАННЯ

Мета роботи студентів – набуття навичок програмування у середовищі MatLab.

Для входу в середу MatLab покажчик миші підводиться до логотипу програмної системи і проводиться подвійне клацання лівою клавішею миші (ЛКМ).

Завдання.Побудова Simulink модель стенд.

Перехід до пакета Simulink може бути здійснений двома способами:

після входу в середу MatLab в командному рядкувікна управління навпроти покажчика набирається команда simulink;

за допомогою миші – одне клацання ЛКМ по синьо-червоно-чорному символу, що містить стрілку.

Після цих дій розкриється вікно бібліотеки (Library: Simulink) та ще не назване (untitled) вікно поля, на якому буде зібрано модель. У сьомій версії MatLab для створення такого поля після входу в Simulink необхідно натиснути ЛКМ на символ чистого аркуша.

Спочатку студенти повинні ознайомитись з розділами бібліотеки Simulink: Sources – джерела; Sinks - навантаження, а також самостійно знайти розділи, що містять блоки Abs, Fcn, Relational Operator, Mux та ін.

Блоки, необхідні зборки структурної схеми, перетягуються мишею з розділів бібліотеки при натиснутої ЛКМ.

Моделі стендів, що збираються, показані на рис.3.1. На рис.3.1а зображена модель, що містить два формувачі гармонійного сигналу. Аргумент синусоїдальних функцій утворює блок Ramp.

Для установки параметрів цього та інших блоків блок спочатку виділяється клацанням ЛКМ, а потім подвійним клацанням розкривається вікно, яке вводяться відповідні параметри. Параметр Slope джерела Ramp встановлюється рівним pi /50 (на мові MatLab константа
записується як pi).

Завдяки застосуванню блоку Mux осцилограф Scope стає двопроменевим. Параметри моделей осцилографів студенти обирають самостійно. Встановити час імітації (Stop time) рівним 100: Simulation – клацання ЛКМ, Parameters – клацання ЛКМ, запис часу у графі Stop time.

Запуск програми виконання також з допомогою миші: Simulation – клацання ЛКМ, Start – клацання ЛКМ. Можна також запустити програму виконання, клацнувши ЛКМ в значок із зображенням трикутника.

Необхідно замалювати (роздрукувати) структурні схеми моделей і осцилограми, що спостерігаються.

На рис.3.1б представлена ​​модель компаратора - пристрою, що генерує одиничний сигнал при виконанні умови, вказаної на блоці порівняння - Relational Operator.

Виділивши зібрану модель і застосувавши команду Create Subsystem як редагування (Edit), можна модель компаратора зробити блоком Subsystem. Такий блок показано на рис.3.1в, де зображено модель пристрою порівняння рівнів сигналів джерел Sine Wave і Constant. У цьому імітаційному експерименті амплітуда гармонійного коливання дорівнює 1, кутова частота – 0,1
за часу імітації – 100.

Замалювати (роздрукувати) схему моделі та осцилограми.

Індивідуальні завдання наведено у табл.3.1. Структурна схема моделей для всіх варіантів та сама. Вона виходить із структурної схеми, зображеної на рис.3.1а, якщо з останньої виключити блок Fcn 2 і Mux. Таким чином, до входу блоку Fcn 1 підключається вихід блоку Ramp, а вхід

Осцилограф Scope з'єднується з виходом блоку Fcn 1.

Час імітації всім варіантів дорівнює 100.

Звітпо даному розділу повинен містити:

структурні схеми досліджених Simulink-моделей;

осцилограми;

Таблиця 3.1

Основні параметри радіосигналу. Модуляція

§ Потужність сигналу

§ Питома енергія сигналу

§ Тривалість сигналу Tвизначає інтервал часу, протягом якого сигнал існує (відмінний від нуля);

§ Динамічний діапазонє відношення найбільшої миттєвої потужності сигналу до найменшої:

§ Ширина спектра сигналу F - смуга частот, у межах якої зосереджена основна енергія сигналу;

§ База сигналу є добуток тривалості сигналу на ширину його спектра. Необхідно відзначити, що між шириною спектра і тривалістю сигналу існує обернено пропорційна залежність: чим коротший спектр, тим більша тривалість сигналу. Таким чином, величина бази залишається практично незмінною;

§ Відношення сигнал/шум дорівнює відношенню потужності корисного сигналудо потужності шуму (S/N чи SNR);

§ Обсяг переданої інформації характеризує пропускну здатність каналу зв'язку, необхідну передачі сигналу. Він визначається як добуток ширини спектра сигналу на його тривалість та динамічний діапазон

§ Енергетична ефективність (потенційна завадостійкість) характеризує достовірність даних, що передаються при впливі на сигнал адитивного білого гаусівського шуму, за умови, що послідовність символів відновлена ​​ідеальним демодулятором. Визначається мінімальним відношенням сигнал/шум (E b /N 0), яке необхідне передачі даних через канал з ймовірністю помилки, що не перевищує задану. Енергетична ефективність визначає мінімальну потужність передавача, необхідну для прийнятної роботи. Характеристикою методу модуляції є крива енергетичної ефективності - залежність ймовірності помилки ідеального демодулятора від відношення сигнал/шум (Eb/N0).

§ Спектральна ефективність - відношення швидкості передачі даних до смуги пропускання радіоканалу, що використовується.

• AMPS: 0,83
• NMT: 0.46
• GSM: 1,35

§ Стійкість до впливів каналу передачі характеризує достовірність даних, що передаються при впливі на сигнал специфічних спотворень: завмирання внаслідок багатопроменевого поширення, обмеження смуги, зосереджені за частотою або часом перешкоди, ефект Доплера та ін.

§ Вимоги до лінійності підсилювачів. Для посилення сигналів з деякими видами модуляції можуть бути використані нелінійні підсилювачі класу C, що дозволяє суттєво знизити енергоспоживання передавача, причому рівень позасмугового випромінювання не перевищує допустимі межі. Цей фактор особливо важливий для систем рухомого зв'язку.

Модуляція(Лат. modulatio - Розмірність, ритмічність) - процес зміни одного або декількох параметрів високочастотного коливання за законом низькочастотного інформаційного сигналу (повідомлення).

Інформація, що передається, закладена в керуючому (модулюючому) сигналі, а роль переносника інформації виконує високочастотне коливання, зване несучим. Модуляція, таким чином, є процесом «посадки» інформаційного коливання на завідомо відому несучу.

В результаті модуляції спектр низькочастотного сигналу керуючого переноситься в область високих частот. Це дозволяє при організації мовлення налаштувати функціонування всіх приймально-передаючих пристроїв на різних частотах для того, щоб вони «не заважали» один одному.

Як несучий можуть бути використані коливання різної форми (прямокутні, трикутні і т. д.), проте найчастіше застосовуються гармонічні коливання. Залежно від цього, який із параметрів коливання змінюється, розрізняють вид модуляції (амплітудна, частотна, фазова та інших.). Модуляція дискретним сигналомназивається цифровою модуляцією чи маніпуляцією.

На жаль, у нас немає точної інформації, коли очікується постачання конкретних товарів. Краще не додавати на посилку відсутні товари, або бути готовим чекати неходові товари кілька місяців. Були випадки, що відсутні товари виключалися з продажу.
Має сенс розділити посилки.Одна повністю укомплектована, інша із відсутніми товарами.

Щоб після приходу на склад відсутній товар автоматично зарезервувався за Вами, необхідно оформити та сплатитийого на замовлення.

Вимірювач потужності радіосигналу ImmersionRC та 30dB атенюатор (35Mhz-5.8Ghz)

Використання приймально-передавальної апаратури без попереднього налаштуваннята перевірки на землі загрожує великими неприємностями у повітрі. Вимірник потужності радіосигналу ImmersionRCдозволить вам протестувати та налаштувати приймально-передавальні пристрої, а також перевірити технічні характеристикиантени. Використовуючи цей прилад, ви зможете провести порівняльні тести з різними типамиантен, побудувати діаграми спрямованості випромінювання, і навіть виміряти вихідну потужність передавача, використовуючи вбудований атенюатор (дільник потужності).
Вимірник потужності працює з обома, імпульсними та немодульованими, типами сигналів і має широкий діапазон робочих частот від 35МГц до 5.8ГГц, дозволяючи протестувати як відео, так і RC системи.
Прилад буде незамінним помічником, починаючи від налаштування саморобних антента закінчуючи тестуванням передавача відеосигналу на відповідність вихідної потужності після аварії.

Не сподівайся на авось! Протестуй обладнання!

особливості:
Доступна цінапристрої, набагато дешевше, ніж інше подібне обладнання
Вимірювання рівнів випромінюваного сигналу (наприклад УВЧ діапазону, сигналу передавача аудіо/відео)
Калібрування на всіх основних каналах, що використовуються в моделізмі, особливо FPV
Динамічний діапазон 50dB (-50dBm -> 0dBm без використання зовнішнього атенюатора)
Виведення інформації в MW або dBm
У комплекті 30dB атенюатор та адаптер

Специфікація:
Діапазон частот: 1MHz thru 8GHz, калібрований на основних каналах для FPV/UAV
Рівень потужності без атеніюатора: 50dBm thru 0dBm
Регулювання: Програмовані налаштування атенюатора, коригування даних
Джерело живлення: USB або джерело постійного струму 6-16В
Калібрований тест обладнання: > 100 у співвідношенні частота/потужність
Роз'єм: стандартний високоякісний SMA
Ослаблення коефіцієнта стоячої хвилі: 8ГГц (типове)
Розміри (LxWxH): L = 90мм x W = 52мм x H = 19мм
Вага: 40г
Напруга живлення: 6 - 16В DC
Споживаний струм: 100мA




Придбати друзів робіт з ваших setups with proper testing на гірську сторону перед risking проблем в Air.

The ImmersionRC RF потужність метрів, що ви випробували і товщина ваших uplink і downlink setups в Power and Antenna performance. Ви можете до comparative tests на різні antenna designs або plot the radiation pattern, навіть test direct output power of your transmitters using the included Attenuator.

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

Це є необхідним інструментом для будь-якого з ручного дзвінка DIY antenna для випробування відео TX після шахрая для майбутнього випуску енергії. Don’t just guess with your investment… Test it.

Features:
Affordable RF Power measurements, fraction of the cost of similar equipment
Місяць pulsed, and continuous RF power levels (e.g. UHF, and A/V Downlinks)
Calibrated on all common bands used for modelling, і особливо FPV
50dB of dynamic range (-50dBm -> 0dBm без externa attenuator)
Readout в MW, або dBm
Included 30dB attenuator and adapter

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

Завдання. 3

Теоретична частина. 4

Основні положення. 4

Одиниці виміру рівнів радіосигналів. 5

Модель Окамури-Хата. 7

Модель COST231-Хата. 8

Модель COST 231-Уолфіш-Ікегамі. 8

Результати досліджень. 11

Завдання

1. Провести порівняльні дослідження емпіричних моделей загасання радіохвиль Окамури-Хата, COST 231-Хата та COST 231 Уолфіш-Ікегамі при заданих характеристиках каналу зв'язку для варіанта 4 методичних вказівок;

3. Звіт по роботі оформити з наявністю наступних розділів: 1) завдання, 2) теоретична частина (текст додається) та 3)результати досліджень – два малюнки з трьома графіками кожен.

Примітка: розрахунок моделі COST231Уолфіш-Ікегамі виконати тільки для прямої видимості.

Теоретична частина

Основні положення

Дослідження поширення радіохвиль у міських умовах мають велике значення в теорії та техніці зв'язку. Справді, у містах проживає найбільша кількість жителів (потенційних абонентів), а умови поширення радіохвиль суттєво відрізняються від поширення у вільному просторі та напіввільному просторі. У разі розуміється поширення над регулярної земної поверхнею, коли діаграма спрямованості не перетинається із земної поверхнею. В цьому випадку при спрямованих антена ослаблення радіохвиль визначається формулою:

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

= L 0 - 10lgG пров – 10lgG прдБ. (1)

де L 0 - Основне ослаблення вільного простору, дБ;

d км- Відстань між передавачем і приймачем, км;

f МГц – робоча частота, МГц;

G прові G пр- Коефіцієнти посилення передавальної та приймальної антен відповідно, дБі.

Основне ослаблення L 0визначається при ізотропних антенах, які випромінюють рівномірно у всіх напрямках та приймають також. Тому ослаблення виникає за рахунок розсіювання енергії в простір та малого надходження на приймальну антену. При використанні спрямованих антен, орієнтованих головними променями назустріч один одному, ослаблення зменшується відповідно до рівняння (1).

Завданням дослідження є визначення радіоканалу, що несе повідомлення (радіосигнал), який забезпечує необхідну якість та надійність зв'язку. Канал зв'язку у міських умовах не є детермінованою величиною. Крім прямого каналу між передавачем і приймачем існують інтерференційні перешкоди, зумовлені численними відображеннями від землі, стін та дахів споруд, а також проходження радіосигналу крізь будівлі. Залежно від взаємного положення передавача та приймача можливі випадки відсутності прямого каналу прийнятий сигналу приймачі доводиться вважати сигнал із найбільшою інтенсивністю. У мобільного зв'язкуКоли антена абонентського приймача знаходиться на висоті 1 – 3 метри від землі, ці випадки є домінуючими.

Статистичний характер сигналів, що приймаються, вимагають припущень і обмежень, в рамках яких можливе прийняття рішень. Основним припущенням є стаціонарність випадкового процесу за незалежності інтерференційних перешкод друг від друга, тобто відсутність взаємної кореляції. Реалізація таких вимог призвела до

поділу міських каналів радіозв'язку до трьох основних видів: канали Гауса, Райса та Релея.

Гауссів канал характеризується наявністю домінуючого прямого променя та малими перешкодами. Математичне очікування на ослаблення радіосигналу описується нормальним законом. Цей канал притаманний телевізійним сигналам з телевежі прийому на колективні антени на житлових будинках. Канал Райса характеризується наявністю прямих променів, і навіть відбитих і пройшли крізь будівлі променів і дифракції на будівлях. Математичне очікування на ослаблення радіосигналу описується розподілом Райса. Цей канал притаманний мережам з піднятою антеною над будинками міської нещільної забудови.

Канал Релея характерний відсутністю прямих променів та радіосигнал на рухому станцію потрапляє за рахунок перевідбиття. Математичне очікування на ослаблення радіосигналу описується розподілом Релея. Цей канал притаманний містам із висотною забудовою.

Види каналів та його функції щільності розподілу беруться до уваги розробки моделей поширення сигналів у міських умовах. Однак узагальненої статистики недостатньо при розрахунку конкретних умов поширення, за яких ослаблення сигналів залежить від частоти, від висоти підвісу антен та характеристик забудови. Тому при впровадженні стільникового зв'язкута необхідності частотно-територіального планування стали проводитися експериментальні дослідження ослаблення у різних містах та умовах поширення. Перші результати досліджень, орієнтовані на мобільний стільниковий зв'язок, з'явилися в 1989 (W.C.Y.Lee). Проте ще раніше, в 1968 році (Y.Okumura) та в 1980 році (M.Hata) опублікували результати досліджень ослаблення радіохвиль у місті, орієнтовані на мобільний транкінговий зв'язок та телемовлення.

Подальші дослідження проводилися за підтримки Міжнародного телекомунікаційного союзу (ITU) та були спрямовані на уточнення умов застосування моделей.

Нижче розглянуто моделі, що набули найбільшого поширення при проектуванні мереж зв'язку для міських умов.

Одиниці виміру рівнів радіосигналів

На практиці для оцінки рівня радіосигналів використовуються два види одиниць вимірів: 1) на основі одиниць потужності та 2) на основі одиниць напруги. Оскільки потужність на виході антени передавача на багато порядків вища за потужність на вході антени приймача, то використовуються кратні одиниці потужності та напруги.

Кратність одиниць виявляється у децибелах (дБ), які є відносними одиницями. Потужність зазвичай виражається в міліватах або в Ваттах:

Р дБмВт = 10 lg (P/1 мВт),(2)

Р дБВт = 10 lg (P/1 Вт).(3)

Наприклад, потужність, що дорівнює 100 Вт, у наведених одиницях дорівнюватиме: 50 дБмВт або 20 дБВт.

В одиницях напруги за основу приймається 1 мкВ (мікровольт):

U дБмкВ = 20 lg (U/1 мкВ). (4)

Наприклад, напруга, що дорівнює 10 мВ, у наведених відносних одиницях дорівнює 80 дБмкВ.

Відносні одиниці потужності використовуються, як правило, для вираження рівня радіосигналу передавача, відносні одиниці напруги – для вираження рівня сигналу приймача. Зв'язок між розмірами відносних одиниць може бути отриманий на основі рівняння P = U 2 /Rабо U 2 = PR,де Rє вхідний опір антени, узгоджений з лінією, що підводить до антени. Логарифмуючи наведені рівняння, і, зважаючи на рівняння (2) і (4), отримаємо:

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

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

Для вираження потужності передавача часто використовують характеристику – ефективна випромінювана потужність – ЕІМ. Це потужність передавача з урахуванням коефіцієнта посилення (КВ = G) антени:

ЕІМ (дБВт) = Р (дБВт) + G (дБі). (6)

Наприклад, передавач потужністю 100 Вт працює на антену з коефіцієнтом посилення 12 дБі. Тоді ЕІМ = 32 дБВт, або 1,3 квт.

При розрахунку зон покриття базової станції стільникового зв'язку або зони дії передавача ефірного телебачення слід враховувати коефіцієнт посилення антени, тобто користуватися ефективною потужністю випромінюваної передавача.

Коефіцієнт посилення антени має дві одиниці виміру: дБі (dBi)– коефіцієнт посилення щодо ізотропної антени та дБд (dBd)-Коефіцієнт посилення щодо диполя. Вони пов'язані між собою співвідношенням:

G(дБі) = G(дБд) + 2,15 дБ. (7)

Слід брати до уваги, що коефіцієнт посилення антени абонентської станції зазвичай приймають рівним нулю.

Модель Окамури-Хата

Первинний варіант моделі Окамури та його співавторів розрахований на такі умови застосування: діапазон частот (150 – 1500) МГц, відстань між рухомою та базовою станціями – від 1 до 100 км, висота антени базової станції – від 30 до 1000 м.

Модель побудована на порівнянні ослаблення у місті з ослабленням у вільному просторі з урахуванням коригувальних складових, що залежать від частоти, висоти антен базової та рухомої станцій. Складові представлені у вигляді графіків. Великі відстані та висоти базових станцій більше підходять для телемовлення, ніж стільникового зв'язку. Крім того, роздільна здатність графіків невисока і менш зручна, ніж аналітичний опис.

Хата апроксимував графіки Окамури аналітичними співвідношеннями, скоротив діапазон частот до 1500 МГц (у Окамури він був завищеним і не відповідав необхідною достовірністю оцінки ослаблення), скоротив діапазон відстаней від одного до двадцяти кілометрів, а також скоротив висоту антени базової станції до 2 деякі складові моделі Окамури. В результаті модернізації Хата модель отримала назву Окамури-Хата і користується популярністю для оцінки послаблення ТБ сигналів та в стільниковому зв'язку в діапазоні до 1000 МГц.

Для міста ослаблення потужності Lу децибелах (дБ) описується емпіричною формулою:

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

де f- Частота в МГц,

d- Відстань між базовою та абонентською (мобільною) станцією в км,

Висота підвісу антен базовою та абонентською станціями.

У формулі (8) складова a() визначає вплив висоти антени абонентської станції на ослаблення потужності сигналу.

Для середнього міста та середньої висоти забудови ця складова визначається формулою:

a( ) = (1.1 lgf - 0.7)- 0,8, дБ. (9)

Для міста з високою забудовою a() визначається формулою:

a( ) = 8,3 (lg 1,54) 2 - 1,1 для f< 400 МГц; (10)

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

У приміській місцевості втрати при поширенні сигналу більше залежать від частоти, ніж від висоти антени абонентської станції, а тому до рівняння (8) з урахуванням рівняння (9) додається складова Δ L,дБ, Яка визначається рівнянням:

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

В умовах відкритої місцевості Δ L,дБпри ізотропних антенах описується рівнянням:

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

Недоліком моделі Окамури-Хата є обмеження діапазону частот до 1500 МГц та неможливість її використовувати для відстаней менше одного кілометра.

У рамках проекту COST 231 Європейського Союзу (Cooperation for Scientificand Technical Research) було розроблено дві моделі, які усували зазначені недоліки моделі Окамура-Хата. Ці моделі розглянуті нижче.

Модель COST231-Хата

1 , < 200м, 1 < < 10м.