Měření parametrů v radiofrekvenčních systémech. Základní parametry rádiového signálu Základní parametry rádiového signálu. Modulace

Bohužel máme neexistují přesné informace, kdy se očekávají dodávky konkrétního zboží. Je lepší nepřidávat chybějící položky do balíčku nebo být připraveni čekat několik měsíců na pomalu se pohybující položky. Vyskytly se případy, kdy byly chybějící položky vyloučeny z prodeje.
Má smysl parcely oddělovat. Jeden je plně zásobený, druhý s chybějícími položkami.

Aby se vám chybějící položka po příchodu na sklad automaticky zarezervovala, musíte zaregistrovat a zaplatit je to na objednávku.

ImmersionRC RF měřič výkonu a 30dB útlum (35Mhz-5,8Ghz)

Používání vysílacích a přijímacích zařízení bez předchozí konfigurace a testování na zemi může vést k velkým problémům ve vzduchu. Měřič výkonu rádiového signálu ImmersionRC vám umožní testovat a konfigurovat zařízení transceiveru a také zkontrolovat technické vlastnosti antény. Pomocí tohoto zařízení můžete provádět srovnávací testy s různými typy antén, vytvářet vyzařovací diagramy a také měřit výstupní výkon vysílače pomocí vestavěného atenuátoru (děliče výkonu).
Měřič výkonu pracuje s pulzním i nemodulovaným typem signálu a má široký rozsah provozních frekvencí od 35 MHz do 5,8 GHz, což vám umožňuje testovat video i RC systémy.
Zařízení bude nepostradatelným pomocníkem od nastavení podomácku vyrobených antén až po testování vysílače videosignálu na dodržení výstupního výkonu po nehodě.

Nespoléhejte na náhodu! Otestujte své vybavení!

Zvláštnosti:
Dostupná cena zařízení, mnohem levnější než jiné podobné zařízení
Měření úrovní vyzařovaného signálu (např. rozsah UHF, signál audio/video vysílače)
Kalibrace na všech hlavních kanálech používaných v modelování, zejména FPV
Dynamický rozsah 50dB (-50dBm -> 0dBm bez použití externího atenuátoru)
Výstupní informace v MW nebo dBm
Obsahuje 30dB útlum a adaptér

Specifikace:
Frekvenční rozsah: 1MHz až 8GHz, kalibrováno na hlavních kanálech pro FPV/UAV
Úroveň výkonu bez atenuátoru: 50dBm až 0dBm
Nastavení: Programovatelné nastavení atenuátoru, korekce dat
Napájení: Zdroj USB nebo DC 6-16V
Kalibrovaný test zařízení: > 100 v poměru frekvence/výkon
Konektor: standardní vysoce kvalitní SMA
Útlum poměru stojatých vln: 8 GHz (typicky)
Rozměry (DxŠxV): D=90mm x Š=52mm x V=19mm
Hmotnost: 40 g
Napájecí napětí: 6 - 16V DC
Aktuální spotřeba: 100 mA




Než budete riskovat problémy ve vzduchu, zbavte se svých nastavení pomocí řádného testování na zemi.

Měřič výkonu ImmersionRC RF vám umožní testovat a ladit vaše uplinkové a downlinkové nastavení v oblasti napájení a výkonu antény. Můžete provádět srovnávací testy na různých konstrukcích antén nebo vykreslovat vyzařovací diagram, dokonce i testovat přímý výstupní výkon vašich vysílačů pomocí přiloženého atenuátoru.

Měřič výkonu pracuje s pulzními i spojitými vlnovými signály a širokým rozsahem frekvencí od 35 MHz do 5,8 GHz, což vám umožňuje testovat video i RC systémy.

Jedná se o neocenitelný nástroj pro cokoli, od ručního ladění antény pro kutily až po testování video TX po havárii na správný výstupní výkon. S vaší investicí jen nehádejte… vyzkoušejte.

Vlastnosti:
Cenově dostupné vysokofrekvenční měření výkonu, zlomek ceny podobného zařízení
Měření pulzních a nepřetržitých úrovní RF výkonu (např. UHF a A/V downlinky)
Kalibrováno na všech běžných pásmech používaných pro modelování a zejména FPV
50dB dynamický rozsah (-50dBm -> 0dBm bez externího atenuátoru)
Odečet v MW nebo dBm
Včetně 30dB atenuátoru a adaptéru

Specifikace:
Frekvenční rozsah: 1MHz až 8GHz, kalibrováno na běžná pásma používaná pro FPV/UAV
Úroveň výkonu bez atenuátoru: 50dBm až 0dBm
Úpravy: Nastavení programovatelného atenuátoru, opravený údaj
Moc: Napájecí zdroj USB nebo DC napájecí jack, 6V-16V
Kalibrováno proti sledovatelnému testovacímu zařízení na: > 100 kombinací frekvence/výkonu.
Konektor: Standardní vysoce kvalitní SMA
Neoslabený VSWR: 8 GHz.
Zeslabený VSWR: 8 GHz (typicky)
Rozměry (DxŠxV): D=90mm x Š=52mm x V=19mm
Hmotnost (v gramech): 40 g
Napájecí napětí: 6 - 16V DC
Spotřeba energie: 100 mA

STRUČNÝ POPIS

Řada měřidel výkonu Anritsu ML2490A Jsou to vysokorychlostní digitizéry a procesory signálů přicházejících z k nim připojených výkonových senzorů. Model Anritsu ML2495A je jednokanálový a podporuje připojení jednoho senzoru a model Anritsu ML2496A může pracovat současně se dvěma různými senzory. V závislosti na typu připojených snímačů může být frekvenční rozsah od 100 kHz do 65 GHz.

Díky velmi vysoké rychlosti digitalizace (časové rozlišení dosahuje 1 ns) lze měřiče řady Anritsu ML2490A použít pro vývoj a konfiguraci radarů a šířka pásma těchto zařízení rovna 65 MHz umožňuje jejich použití ve všech fázích výstavby a provozu bezdrátových komunikačních systémů 3G, 4G a 5G, včetně systémů nové generace založených na komplexních modulačních technologiích, jako je OFDM.

Kromě snímačů pulsu a špičkového výkonu lze přístroje řady Anritsu ML2490A připojit k řadě snímačů pro měření stacionárních rádiových signálů (CW), což z nich činí univerzální použití. Úplný popis všech charakteristik řady Anritsu ML2490A si můžete stáhnout níže na této stránce v sekci.

Klíčové vlastnosti:
Počet kanálů: 1 (model ML2495A) nebo 2 (model ML2496A).
Frekvence: 100 kHz – 65 GHz (v závislosti na snímači).
Šířka pásma (video pásmo): 65 MHz.
Typická doba náběhu: 8 ns (s pulzním kodérem MA2411B).
Časové rozlišení: 1 ns. Vestavěný výkonový kalibrátor (50 MHz a 1 GHz).
Ideální pro radarové aplikace a bezdrátové sítě (4G a 5G).
Měření výkonu: Průměr, Min, Max, Špičkový, Crest, PAE (Power Added Efficiency).
Obrazovka 8,9 cm (rozlišení 320 x 240). Rozhraní: Ethernet, IEEE-488 (GPIB), RS-232.
Hmotnost: 3 kg. Rozměry: 213 x 88 x 390 mm. Provozní teplota: od 0°C do +50°C.
Přesně změřte sílu jakéhokoli rádiového signálu

PODROBNÝ POPIS

Řada vysokofrekvenčních měřičů výkonu Anritsu ML2490A nabízí vynikající výkon ve srovnání s jinými sériemi dvou měřičů Anritsu (ML2480B a ML2430A). Řada ML2490A zahrnuje dva modely: jednokanálový ML2495A a dvoukanálový ML2496A. Oba modely pracují ve spojení s externími senzory (senzory). Elektroměry Anritsu ML2490A jsou kompatibilní se šesti řadami senzorů, které pokrývají velmi širokou škálu aplikací ve frekvenčním rozsahu od 10 MHz do 50 GHz a ve výkonovém rozsahu od -70 dBm do +20 dBm.

V závislosti na typu připojeného senzoru mohou měřiče Anritsu ML2490A měřit následující parametry síly signálu: Průměr (průměrná hodnota), Min (minimální hodnota), Max (maximální hodnota), Špičková (špičková hodnota), Crest (faktor výkyvu), Rise - čas (doba náběhu), PAE (Power Added Efficiency) atd. Pro kalibraci senzorů obsahují zařízení Anritsu ML2490A standardně vestavěný výkonový kalibrátor pro dvě frekvence: 50 MHz a 1 GHz.

Tato fotografie ukazuje jednokanálový RF wattmetr Anritsu ML2495A a dvoukanálový RF wattmetr Anritsu ML2496A spolu se dvěma nejlepšími senzory: pulzním senzorem Anritsu MA2411 (až 40 GHz) a širokým širokým senzorem Anritsu MA2491A (až 18 GHz).

Jednokanálový měřič Anritsu ML2495A (nahoře) a dvoukanálový měřič Anritsu ML2496A (dole) spolu s pulzním snímačem výkonu MA2411 a širokopásmovým snímačem výkonu MA2491A.

Pulzní snímač výkonu Anritsu MA2411B

Elektroměry Anritsu ML2495A a ML2496A spolu se senzorem Anritsu MA2411B jsou ideální pro měření pulzních rádiových signálů ve frekvenčním rozsahu od 300 MHz do 40 GHz. S typickou dobou náběhu 8 ns a rozlišením 1 ns jsou možná přímá měření charakteristik radarových pulsů, stejně jako celá řada dalších typů signálů s pulsní nebo burst strukturou.

Na této fotografii je snímek obrazovky měřiče výkonu Anritsu ML2496A s výsledky měření parametrů hrany RF pulsu. Měření byla provedena za použití pulzního snímače výkonu Anritsu MA2411B. Stupnice na vodorovné ose je 20 ns na dílek a na svislé ose 3 dB na dílek. Signál přicházející ze snímače byl digitalizován rychlostí 62,5 MSa/s.

Tato fotografie ukazuje snímek obrazovky měřiče výkonu Anritsu ML2496A ukazující výsledky měření čtyř po sobě jdoucích RF pulzů. Stupnice na vodorovné ose je 2 µs na dílek a na svislé ose 5 dB na dílek. U každého pulzu můžete měřit: dobu náběhu, dobu poklesu, dobu trvání a další parametry, včetně intervalu opakování pulzu PRI (Pulse Repetition Interval). Výsledky pro skupinu pulzů jsou také zobrazeny na obrazovce: minimální, maximální a průměrné hodnoty výkonu.

Měření parametrů čtyř po sobě jdoucích radiofrekvenčních impulsů.

Při měření vysokovýkonných rádiových signálů se často používají atenuátory nebo vazební členy. Elektroměry řady Anritsu ML2490A mají schopnost automaticky zohlednit hodnotu externího atenuátoru nebo vazebního členu tak, aby výsledky měření na obrazovce odpovídaly skutečnému výkonu.

Před použitím senzoru Anritsu MA2411B s měřičem výkonu řady ML2490A je třeba je společně zkalibrovat. K tomu je na předním panelu wattmetru výstup referenčního signálu (Calibrator) s frekvencí 1 GHz a amplitudou 0 dBm (1 mW). Připojením senzoru k tomuto výstupu a kliknutím na příslušnou položku menu provedete kalibraci senzoru a vynulujete chyby měřicí dráhy, čímž přístroj připravíte na přesná měření.

Senzor Anritsu MA2411B je optimalizován pro měření pulzních a širokopásmových modulovaných signálů, ale lze jej použít k přesnému měření charakteristik stacionárních (CW) a pomalu se měnících rádiových signálů. Odpovídající snímek obrazovky je zobrazen na této fotografii.

Širokopásmové výkonové senzory Anritsu MA2490A a MA2491A

Dva širokopásmové snímače jsou určeny pro měření parametrů telekomunikačních signálů a také některých typů pulzních signálů: Anritsu MA2490A (od 50 MHz do 8 GHz) a Anritsu MA2491A (od 50 MHz do 18 GHz). Oba senzory poskytují šířku pásma 20 MHz (nazývanou také šířka pásma videa nebo rychlost odezvy), která je dostatečná pro přesné měření rychle se měnících signálů, jako jsou 3G/4G, WLAN, WiMAX a pulzy z většiny typů radarových systémů. Doba náběhu těchto snímačů v pulzním režimu měření je 18 ns.

Impulzní charakteristiky senzorů MA2490A a MA2491A jsou o něco horší než u MA2411B diskutovaných výše, ale minimální naměřený výkon je -60 dBm, místo -20 dBm u MA2411B. Výrazného rozšíření spodního prahu výkonu je dosaženo díky přítomnosti dodatečné měřicí cesty uvnitř senzorů, která se automaticky zapíná při nízkých hodnotách výkonu.

Na této fotografii je snímek obrazovky měřiče výkonu Anritsu ML2496A s výsledky měření parametrů GSM signálu. Měření byla provedena pomocí širokopásmového výkonového senzoru Anritsu MA2491A. Stupnice na vodorovné ose je 48 µs na dílek a na svislé ose 5 dB na dílek. Špičkový výkon jednotlivých fragmentů signálu dosahuje 12 dBm.

Měření parametrů GSM signálu pomocí širokopásmového senzoru Anritsu MA2491A.

Vysoce přesné diodové výkonové senzory (senzory) řady Anritsu MA2440D

Tato řada vysoce přesných snímačů je navržena pro rádiové signály s nízkou rychlostí změny nebo modulace (jako je TDMA), stejně jako pro stacionární (CW - Continuous Wave) signály. Rychlost odezvy (šířka pásma videa) těchto senzorů je 100 kHz a doba náběhu je 4 µs. Všechny senzory řady MA2440D mají vestavěný 3 dB atenuátor, který výrazně zlepšuje přizpůsobení (SWR) vstupního RF konektoru senzoru. Díky širokému dynamickému rozsahu 87 dB a linearitě lepší než 1,8 % (až 18 GHz) a 2,5 % (až 40 GHz) jsou tyto senzory ideální pro širokou škálu aplikací, včetně měření rádiového zisku a útlumu.

Řada senzorů Anritsu MA2440D se skládá ze tří modelů, které se liší horním frekvenčním rozsahem a typem vstupního konektoru: model MA2442D (od 10 MHz do 18 GHz, N(m) konektor), model MA2444D (10 MHz až 40 GHz, K(m) konektor) a model MA2445D (10 MHz až 50 GHz, konektor V(m)). Jako příklad tato fotografie ukazuje senzor Anritsu MA2444D s konektorem K(m).

Vysoce přesné výkonové senzory založené na tepelném efektu řady Anritsu MA24000A

Tato řada vysoce přesných snímačů je určena pro stacionární (CW - Continuous Wave) a pomalu se měnící rádiové signály. Doba náběhu těchto senzorů je 15 ms. Princip činnosti snímačů této řady je založen na termoelektrickém jevu, který umožňuje přesně měřit průměrný výkon jakéhokoli rádiového signálu bez ohledu na jeho strukturu nebo typ modulace. Dynamický rozsah těchto snímačů je 50 dB a linearita je lepší než 1,8 % (až 18 GHz) a 2,5 % (až 50 GHz).

Řada senzorů Anritsu MA24000A se skládá ze tří modelů, které se liší horním frekvenčním rozsahem a typem vstupního konektoru: model MA24002A (od 10 MHz do 18 GHz, N(m) konektor), model MA24004A (10 MHz až 40 GHz, K(m) konektor) a model MA24005A (10 MHz až 50 GHz, konektor V(m)). Na této fotografii jsou zobrazeny všechny tři snímače řady Anritsu MA24000A.

Princip činnosti a vnitřní struktura elektroměrů řady Anritsu ML2490A

Výkonové snímače připojené k měřičům řady Anritsu ML2490A plní funkci převodu vysokofrekvenčního signálu, jehož výkon je nutné měřit, na nízkofrekvenční signál. Tento nízkofrekvenční signál přichází ze snímače na vstup měřiče řady ML2490A, je digitalizován pomocí vestavěného ADC, zpracován digitálním signálovým procesorem a zobrazen na displeji zařízení.

Tento obrázek ukazuje blokové schéma jednokanálového ML2495A. V tomto blokovém schématu jsou zeleně zvýrazněny dva ADC (analogově-digitální převodníky), pomocí kterých je digitalizován nízkofrekvenční signál přicházející ze snímače výkonu připojeného k elektroměru. Pokud je připojen diodový senzor řady Anritsu MA2440D nebo termoelektrický senzor řady Anritsu MA24000A, pak se digitalizace provádí pomocí 16bitového ADC. A pokud je připojen snímač pulsu Anritsu MA2411B nebo širokopásmové snímače Anritsu MA2490A nebo MA2491A, pak se digitalizace provádí pomocí vysokorychlostního 14bitového ADC.

Blokové schéma jednokanálového elektroměru Anritsu ML2495A.

A takto vypadá vnitřní struktura wattmetru řady Anritsu ML2490A. Uprostřed je malá obdélníková deska vestavěného kalibrátoru pro 50 MHz a 1 GHz, z níž se připojuje vysokofrekvenční kabel do N konektoru na předním panelu. Pod deskou kalibrátoru je velká měřicí deska obsahující analogovou část, ADC a pole programovatelných logických matic. Bezprostředně pod měřicí deskou je druhá velká digitální procesorová a řídicí deska obsahující DSP (digitální signálový procesor), mikrokontrolér a digitální zobrazovací a řídicí jednotky.

Všechny měřiče výkonu Anritsu řady ML2490A jsou dodávány s počítačovým programem pro dálkové ovládání Anritsu PowerMax. Tento program běží na osobním počítači kompatibilním s Windows a umožňuje vám vzdáleně ovládat provoz jednokanálového zařízení Anritsu ML2495A nebo dvoukanálového zařízení Anritsu ML2496A. Provádění měření pomocí softwaru PowerMax zjednodušuje počáteční nastavení přístroje, urychluje zpracování měření a umožňuje pohodlně dokumentovat a ukládat výsledky.

Příklad hlavního okna Anritsu PowerMax je zobrazen na tomto snímku obrazovky. V tomto případě je řízen dvoukanálový model Anritsu ML2496A, jehož první kanál je připojen k pulznímu výkonovému senzoru Anritsu MA2411B a širokopásmový výkonový senzor Anritsu MA2491A je připojen ke druhému kanálu. Pro zvětšení obrázku klikněte na fotografii.

Elektroměry řady Anritsu ML2490A se dodávají se softwarem Anritsu PowerMax.
Kliknutím na fotografii obrázek zvětšíte.

Specifikace měřičů a výkonových senzorů Anritsu ML2490A

Níže je uveden seznam hlavních technických charakteristik elektroměrů řady Anritsu ML2490A. Podrobné technické charakteristiky měřidel naleznete níže na této stránce v sekci.

Hlavní technické vlastnosti elektroměrů řady Anritsu ML2490A.

Níže je uveden seznam hlavních technických charakteristik výkonových senzorů různých typů, které jsou kompatibilní s měřiči řady Anritsu ML2490A. Podrobné technické charakteristiky snímačů naleznete v části níže na této stránce.

Hlavní charakteristiky výkonových senzorů kompatibilních s řadou Anritsu ML2490A.

Měřiče výkonu Anritsu řady ML2490A Obsah balení

Jméno	Stručný popis
Anritsu ML2495A	Jednokanálový měřič výkonu pro pulzní, modulované a stacionární rádiové signály
nebo
Anritsu ML2496A	Dvoukanálový měřič výkonu pro pulzní, modulované a stacionární rádiové signály
plus:
2000-1537-R	1,5metrový kabel pro připojení senzoru (1 kus pro každý kanál)
-	Napájecí kabel
-	Optický disk s dokumentací a softwarem PowerMax
-	Kalibrační certifikát
-	Záruka 1 rok (lze prodloužit na 3 a 5 let)

Možnosti a příslušenství pro měřiče výkonu Anritsu řady ML2490A

Hlavní možnosti:
- možnost 760-209 (pevný transportní kufr pro přepravu zařízení a příslušenství).
- možnost D41310(měkká taška pro přepravu zařízení s ramenním popruhem).
- možnost 2400-82 (sada pro montáž do racku na jeden metr).
- možnost 2400-83 (sada pro montáž do racku na dva metry).
- možnost 2000-1535 (ochranný kryt předního panelu).
- možnost 2000-1536-R(0,3metrový kabel pro připojení měřícího senzoru).
- možnost 2000-1537-R(1,5metrový kabel pro připojení měřícího senzoru).
- možnost 2000-1544 (RS-232 kabel pro flashování zařízení).

Kompatibilní snímače napájení:
- senzor Anritsu MA2411B(pulzní snímač od 300 MHz do 40 GHz, od -20 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2490A(širokopásmový snímač od 50 MHz do 8 GHz, od -60 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2491A(širokopásmový snímač od 50 MHz do 18 GHz, od -60 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2472D(standardní diodový snímač od 10 MHz do 18 GHz, od -70 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2473D(standardní diodový snímač od 10 MHz do 32 GHz, od -70 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2474D(standardní diodový snímač od 10 MHz do 40 GHz, od -70 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2475D(standardní diodový snímač od 10 MHz do 50 GHz, od -70 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2442D(vysoce přesný diodový snímač od 10 MHz do 18 GHz, od -67 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2444D(vysoce přesný diodový snímač od 10 MHz do 40 GHz, od -67 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2445D(vysoce přesný diodový snímač od 10 MHz do 50 GHz, od -67 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2481D(univerzální snímač od 10 MHz do 6 GHz, od -60 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA2482D(univerzální snímač od 10 MHz do 18 GHz, od -60 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA24002A(termoelektrický senzor od 10 MHz do 18 GHz, od -30 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA24004A(termoelektrický senzor od 10 MHz do 40 GHz, od -30 dBm do +20 dBm).
- senzor Anritsu MA24005A(termoelektrický senzor od 10 MHz do 50 GHz, od -30 dBm do +20 dBm).

Dokumentace

Tato dokumentace ve formátu PDF obsahuje nejúplnější popis možností elektroměrů řady Anritsu ML2490A, jejich technické vlastnosti a provozní režimy:

Popis elektroměrů Anritsu ML2490A a jejich senzorů (v angličtině) (12 stran; 7 MB)

Technické vlastnosti elektroměrů Anritsu ML2490A a jejich senzorů (v angličtině) (12 stran; 1 MB)

Anritsu ML2490A Power Meters User Manual (anglicky) (224 stran; 3 MB)

Anritsu ML2490A Meter Programming Guide (anglicky) (278 stran; 3 MB)

Stručné informace o zařízeních pro měření výkonu rádiových signálů (v angličtině) (4 strany; 2 MB)

A zde najdete naše tipy a další užitečné informace k tomuto tématu:

Stručný přehled všech řad Anritsu RF testovacích přístrojů

Stručný přehled všech řad přenosných RF analyzátorů Anritsu

Jak nakoupit vybavení levněji - slevy, akční ceny, demo a použité vybavení

Pro zjednodušení procesu výběru elektroměru nebo senzoru můžete využít naše zkušenosti a doporučení. Máme více než 10 let praktických zkušeností s dodávkami a dokážeme okamžitě odpovědět na mnoho otázek ohledně modelů, možností, dodacích lhůt, cen a slev. To ušetří váš čas a peníze. Chcete-li to provést, stačí nám zavolat nebo napsat na

7.9 Měření parametrů v radiofrekvenčních systémech Měření funkce BER (C/N)

Moderní techniky měření BER využívají různá schémata, z nichž lze rozlišit dvě hlavní.

Rýže. 7.16. Schéma metody laditelného atenuátoru.

Při této metodě je do radiofrekvenční cesty přijímače zařazen laditelný atenuátor, pomocí kterého se zavádí další útlum a předpokládá se, že stabilita přijímaného signálu je konstantní po celou dobu měření. Hladiny signálu a šumu jsou měřeny pomocí měřiče výkonu a měření šumu v mezifrekvenční cestě přijímače bez filtrování dává hodnotu větší, než je skutečný výkon šumu v provozním pásmu cesty. Proto se při měření výkonu používají přídavné filtry naladěné na pracovní frekvenční pásmo.

Chybový parametr BER je měřen digitálním kanálovým analyzátorem.

Hlavní nevýhodou metody je předpoklad konstantního výkonu užitečného signálu po celou dobu měření. V reálných podmínkách úroveň užitečného signálu podléhá značným výkyvům v důsledku vícecestného šíření rádiových vln a změn podmínek šíření. Z tohoto důvodu se může změnit i poměr C/N a dokonce i změna C/N o 1 dB může způsobit změnu BER o řád. Tato metoda tedy neposkytuje požadovanou přesnost měření, zejména pro nízké hodnoty BER.

2. Interferenční metoda měření BER(C/AT), jejíž schéma je na Obr. 7.17, používá speciální zařízení - analyzátor/simulátor parametru C/N, který měří výkonovou hladinu užitečného signálu C při zavedení dané hladiny šumu N, což zajišťuje vysokou přesnost stanovení parametru C/N. Při této metodě analyzátor/simulátor automaticky upravuje úroveň vneseného šumu a přesnost měření charakteristiky BER(C/AT) může dosáhnout hodnot ~1СГ12. Na závěr této úvahy o funkci BER (CIN) poznamenáváme následující.

1. Srovnání teoretických a praktických závislostí VECHS/N) ukazuje, že praktické závislosti se liší od teoretických v tom, že pro praktické hodnoty BER je potřeba větší poměr C/N. To je způsobeno různými důvody degradace parametrů ve středních a vysokofrekvenčních cestách.

2. V praxi jsou příspěvky rádiové a mezifrekvenční cesty vzájemně srovnatelné, přičemž pro systémy digitálního přenosu informací s rychlostí do 90 Mbit/s jsou dodržovány následující hodnoty úrovní degradace parametru BER.

Rýže. 7.17. Schéma interferenční metody pro měření BER(C/N)

Zhoršení mezifrekvenční cesty IF:

Chyby ve fázi a amplitudě modulátoru - OD dB;

Intersymbolové rušení v důsledku provozu filtru - 1,0 dB;

Přítomnost fázového šumu - 0,1 dB;

Postupy diferenciálního kódování/dekódování - 0,3 dB;

Jitter (fázový jitter) - 0,1 dB;

Šířka pásma nadměrného šumu demodulátoru - 0,5 dB;

Jiné důvody (efekt stárnutí, teplotní nestabilita) - 0,4 dB.

Celkově tedy může zhoršení BER v mezifrekvenční cestě dosáhnout 2,5 dB. Degradace BER v radiofrekvenční cestě:

Efekty nelinearity - 1,5 dB;

Snížení v důsledku omezení šířky pásma kanálu a skupinového zpoždění - 0,3 dB;

Rušení v sousedních kanálech - 1,0 dB;

Zhoršení vlivem útlumu a echo efektů - 0,2 dB. Celkově bude degradace BER ve vysokofrekvenční radiofrekvenční cestě 3 dB, což je celková hodnota v systému

Degradace BER přenosu může dosáhnout -5,5 dB.

Je třeba poznamenat, že ve schématech na Obr. 7.16, 7.17 nebyl uvažován účel ekvalizérů v digitálních rádiových cestách.

Měření frekvence a výkonu v radiofrekvenčních drahách.

Měření frekvence a výkonu užitečného rádiového signálu se v praxi provádí pomocí následujících metod:

1) používají se měřiče frekvence a měřiče výkonu,

2) Používají se spektrální analyzátory s funkcemi měření markerů.

Ve druhém způsobu marker zajišťuje pohyb podél spektrální charakteristiky a současně zobrazuje hodnoty frekvenčních a výkonových parametrů užitečného rádiového signálu.

Pro rozšíření možností měření výkonových parametrů poskytují moderní spektrální analyzátory spektrální vyhlazování, filtrování šumu atd.

Analýza činnosti ekvalizérů.

Ve srovnání s kabelovými systémy má rádiový vzduch jako médium pro přenos rádiových signálů vlastnosti, které se v čase náhodně mění. Vzhledem k rozšířenému používání digitálních radiokomunikačních systémů a zvýšeným požadavkům na přesnost jejich přenosu jsou do přijímacích zařízení zařazovány ekvalizéry, které dramaticky snižují vliv vícecestného šíření (zarovnání signálu) a dobu skupinového zpoždění (automatické ladění signálu). Při použití digitálních metod pro modulaci vysokofrekvenčních signálů se vývojáři setkali s problémy s přesným vyladěním modemů a dalších zařízení tvořících kanál jako součásti vysokofrekvenční cesty. Ekvalizéry v tomto případě také působí jako prvky kompenzace možných nelinearit v zařízeních vysokofrekvenční přenosové cesty. V moderních radiofrekvenčních systémech přenosu informací existují dva hlavní typy útlumu spojené s faktory šíření rádiového signálu podél vysokofrekvenční cesty.

1) Lineární útlum, což je frekvenčně nezávislý rovnoměrný pokles amplitudy signálu z faktorů distribuce signálu. Lineární útlum je obvykle způsoben přírodními faktory při šíření elektromagnetických vln:

S průběžnou distribucí v lesních oblastech;

Při distribuci v atmosféře za přítomnosti hydrometeorů (déšť, sníh).

2) Útlum způsobený vícecestným šířením rádiových signálů.

Tyto dva faktory mění amplitudu požadovaného signálu, což vede ke změně poměru C/N, což nakonec ovlivní parametr chyby BER. Změny ve struktuře užitečného signálu spojené s těmito dvěma útlumy jsou kompenzovány ekvalizéry. Jak víte, základem fungování jakéhokoli ekvalizéru je použití úzkopásmového notch filtru k odstranění nelinearity užitečného signálu. Hlavním parametrem měření je závislost hloubky filtrace na frekvenci při daném parametru BER, která se v různých přehledech nazývá křivka M nebo křivka W (obr. 7.18).

Rýže. 7.18. M křivky pro případy nepřítomnosti a přítomnosti ekvalizéru.

Pro získání M křivky se obvykle simulují různé podmínky přenosu signálu, které jsou kompenzovány ekvalizérem a v procesu kompenzace je sestrojena M křivka Schéma měření je na Obr. 7.19.

Výsledkem měření jsou diagramy ve formě oboustranných křivek M, z nichž jedna je bez hystereze (ukazuje schopnost vyrovnávacího filtru poskytnout hloubku filtrování při dané frekvenci postačující k vyrovnání struktury užitečný signál) a druhým je hystereze (ukazuje výkon filtru při jeho skutečném provozu, v případě potřeby nejprve zvyšuje a poté snižuje parametr hloubky filtrace). V praxi jsou oba typy křivek nezbytné pro analýzu výkonu ekvalizéru.

Rýže. 7.19. Schéma měření pro M křivky

Měření parametrů fázově-frekvenční charakteristiky nerovnoměrnosti a skupinového zpoždění.

Nerovnoměrnost fázově-frekvenční odezvy (PFC) vysokofrekvenční cesty je určena dobou skupinového zpoždění (GDT) ze vzorce:

Přímé měření závislosti fázového posunu na frekvenci f(n) a následná diferenciace výsledné závislosti se provádí zpravidla u systémů s nízkou úrovní fázového šumu, u radiokomunikačních systémů je však fázový šum přítomen v kanálu, což vede k nerovnoměrné fázové odezvě a změně skupinového zpoždění. Typicky se skupinová měření zpoždění provádějí během přejímacích zkoušek rádiových systémů a berou v úvahu možné odchylky v provozu vysílače, přijímače, anténních zařízení a podmínek šíření rádiového signálu. Článek popisuje dvě techniky měření skupinového zpoždění založené na použití kompozitních rádiových signálů.

Měření odolnosti vůči lineárnímu slábnutí a vícecestnému útlumu rádiových signálů

Parametry rádiových signálů se mění v důsledku lineárního útlumu a útlumu způsobeného vícecestným šířením rádiových signálů. Při provádění továrních testů je zaveden přijatelný limit lineárního útlumu nepřesahující 50 dB pro BER = 10~3. Pro kompenzaci lineárního útlumu se jako součást vysílače/přijímače používají ekvalizéry. Výkon ekvalizéru, který kompenzuje lineární útlum, lze měřit pomocí laditelných atenuátorů.

Při měření odporu proti útlumu spojenému s vícecestným šířením rádiových signálů je možné použít stavový diagram a diagram oka, které zobrazují:

Stavový diagram - přeslech mezi signály I a Q je znázorněn jako elipsy,

Diagram oka - fenomén multipath se odráží posunutím středů „očí“ od středu k okrajům.

Jak stavový diagram, tak diagram oka však neposkytují všechny potřebné specifikace měření. K provádění praktických měření účinnosti kompenzace jevu vícecestných signálů se používají metody, které jsou konzistentní s metodami kompenzace. Vzhledem k tomu, že je téměř nemožné předpovědět výskyt faktoru vícecestného šíření, je dopad tohoto faktoru zohledněn pomocí stresových metod, tedy simulací jevu vícecestného šíření signálu. Jak je uvedeno v práci, jsou použity dva modely pro simulaci vícecestného šíření signálu.

1.Dvoupaprskový model. Princip modelování vychází z teoreticky podloženého předpokladu, že útlum je spojen s dvoupaprskovou interferencí a interferující paprsek má zpoždění (pro odražený paprsek) v čase. Z charakteristik nerovnoměrnosti frekvenční charakteristiky (amplitudově-frekvenční charakteristiky) a skupinového zpoždění pro dvoupaprskové šíření rádiového signálu vyplývá:

Snížení amplitudy se změnou frekvence;

Změny skupinového zpoždění a frekvenční odezvy v případě minimální fáze (když má hlavní rádiový paprsek velkou amplitudu);

Změny frekvenční charakteristiky a skupinového zpoždění v případě neminimální fáze (když výsledný paprsek po interferenci dvou paprsků amplitudově překročí hlavní signál).

2. Třípaprskový model. Vzhledem k tomu, že dvoupaprskový model nepopisuje jev amplitudové modulace a výskyt vzorů slabého rytmu v rozsahu pracovních frekvencí, v důsledku čehož se amplituda užitečného signálu odchyluje v pracovním rozsahu, i když je uzel rytmu mimo V operačním rozsahu se používá třípaprskový model, aby se zohlednil efekt amplitudového posunu. Typicky se dvoupaprskový model používá pro vysoce kvalitní měření a třípaprskový model se používá pro přesná měření.

Intermodulační interferenční analýza.

Když se rádiové signály šíří v cestě, vznikají intermodulační interakce signálů během multiplexování a demultiplexování a také pod vlivem nelinearit kanálotvorných zařízení v cestě. Intermodulační zkreslení má obvykle poměrně nízkou úroveň - méně než 40 dB vzhledem k úrovni užitečného signálu. Řízení intermodulačního zkreslení a odstranění jeho příčin však v některých případech poskytuje řešení problému interference v sousedních kanálech. K analýze intermodulace se používají spektrální analyzátory.

Měření charakteristik kanálotvorných radiofrekvenčních cest.

Kromě komplexních měření jsou v praxi široce využívána měření charakteristik kanálotvorných radiofrekvenčních cest, jejichž znalost je nezbytná při návrhu a provozu systémů přenosu radiotechnických informací. Kromě měření frekvence a výkonu v oblasti služeb je potřeba měřit anténní systémy, úrovně tepelného šumu, frekvenční stabilitu hlavních oscilátorů, fázový jitter, parametry modemů a zesilovacích cest spolu s filtračními zařízeními.

Měření anténního systému.

Zařízení anténního napáječe jako součást vysokofrekvenční cesty hrají mimořádně důležitou roli. Hlavní parametry: vyzařovací výkon, vyzařovací diagram v odpovídajících rovinách, zisk, impedance atd. se obvykle vypočítávají a měří ve fázi výroby antény. Při provozu jsou důležité parametry

Koeficient postupné vlny (TWC): CBW = Umin/Umax, (7,38)

Poměr stojatých vln (SWR): SWR = 1/KBW, (7,39)

Úroveň zpětných ztrát z anténního vstupu, kde Umin a Umax jsou minimální a maximální napětí v napájecím vedení.

V případě ideálního sladění cesty: výstup vysílače - podavač - anténní vstup, KBV = 1 (protože veškerá energie z výstupu vysílače směřuje do antény a zároveň £/min = Umax), v případě of Umin = 0, VSWR = oo KBV = 0 — v podavači dochází ke stojaté vlně, což je nepřijatelné.

V reálném případě může SWR nabývat hodnot 1,1...2, tedy SWR = 0,5...0,9. V rádiových trasách systémů digitálního přenosu informací s digitálními typy modulace je vyžadována nízká úroveň zpětných ztrát, to znamená minimální hodnota SWR -1,1, když je režim v napájecím vedení blízký vysokému stupni přizpůsobení.

Například pro mikrovlnné spoje používající modulaci 64 QAM je doporučená úroveň potlačení zpětného útlumu antény 25 dB nebo vyšší. Pro měření zpětných ztrát se obvykle používá obvod znázorněný na Obr. 7.20.

Signál je přiváděn z mikrovlnného oscilátoru do antény přes pasivní směrový vazební člen. V přítomnosti vlny odražené od vstupu procházejí elektromagnetické oscilace přes směrový vazební člen do spektrálního analyzátoru (nebo do selektivního přijímače), kde se měří úroveň odraženého výkonu. Aby se snížila úroveň odraženého výkonu, je trasa antény-napáječe přizpůsobena. Při praktickém použití místo spektrálního analyzátoru měřiče výkonu se přesnost měření snižuje, protože měřič výkonu spolu s odraženým signálem zohledňuje úroveň šumu souvisejícího s vnějšími vlivy na rádiový kanál v daném provozním frekvenčním rozsahu.

Měření úrovně vlastního tepelného šumu prvků radiofrekvenční cesty.

Se zvyšující se hladinou šumu se prudce zvyšuje mezisymbolové zkreslení digitálních signálů a zvyšuje se hodnota BER. Ve stavových diagramech a očních diagramech se to odráží ve zvětšení velikosti bodů zobrazení stavu a efektu „zavření očí“. Měření hluku různých zařízení jako součásti radiofrekvenční cesty se provádí během provozní fáze pro lokalizaci místa zvýšené hladiny hluku. Vzhledem k tomu, že vlastní šum různých zařízení v radiofrekvenční cestě je malý, používají se pro měření diferenciální metody. K tomu se do testovacího signálu přimíchá rušivý jednofrekvenční signál a poté se provedou měření šumu na základě rozdílu mezi rušivým signálem a šumem. Tato metoda se používá při měření šumu s nízkým výkonem. Jako příklad na Obr. Obrázek 7.21 ukazuje výsledky měření šumu na pozadí rušivého jednofrekvenčního signálu pro modulaci 16 QAM při odstupu signálu od šumu C/I = 15 dB, přičemž, jak je patrné z obrázku, došlo k nárůstu hladina hluku vede ke zvětšení velikosti bodů na stavovém diagramu a efektu „zavření oka“ “ na diagramu oka.

Rýže. 7.21. Příklady stavového diagramu a diagramu oka při měření hluku při C/1 = 15 dB.

Měření fázového jitteru.

Důležitým parametrem měření pro radiofrekvenční přenosové systémy s digitální modulací je fázový jitter signálu z hlavních oscilátorů přijímače/vysílače, tzv. jitter. K analýze jitteru se efektivně používá stavový diagram, protože diagram oka na něj není citlivý. Pokud se v cestě objeví fázový jitter signálu, pak, jak vyplývá z

Rýže. 7.22 dochází ke zvětšení velikosti bodů stavového diagramu. Pro odstranění problémů spojených s přítomností jitteru při měření jitteru se obvykle provádí doplňková měření provozních parametrů hlavních oscilátorů a závady se odstraňují.

Měření parametrů modemu.

K měření parametrů modemu se obvykle používají analyzátory, které poskytují měření signálu ve formě stavových diagramů a diagramů oka, které poskytují nejúplnější informace o struktuře a změnách parametrů digitální modulace. Na Obr. Obrázek 7.23 ukazuje jako příklad stavový diagram a diagram oka pro případ kvadraturní amplitudové modulace s 16 stavy 16 QAM, ze kterých vyplývá:

Rozmazání bodů stavového diagramu indikuje vliv šumu;

Zkreslení velikosti „oka“ indikuje možné poruchy v provozu digitálního kanálu (například výskyt mezisymbolových zkreslení).

Rýže. 7.23. Příklad stavového diagramu a diagramu oka pro 16stavovou skříň AM 16 QAM

Podívejme se na následující typy poruch modemu a odpovídající diagramy.

1. Ztráta synchronizace v digitálním kanálu.

Globální selhání/odpojení demodulátoru nebo selhání fázového závěsu může vést ke ztrátě přizpůsobení mezi modulátorem a demodulátorem a ztrátě signálu v přenosovém systému. V tomto případě stavový diagram představuje náhodné rozložení signálů napříč odpovídajícími modulačními úrovněmi, „oko“ diagramu oka je zcela zavřené (obr. 7.24).

Rýže. 7.24. Příklad ztráty synchronizace v digitálním kanálu: stavový diagram představuje náhodné rozložení signálů do odpovídajících modulačních úrovní, „oko“ diagramu oka je zcela zavřené.

2. Porušení nastavení parametrů úrovně modulace/demodulace.

Na Obr. Obrázek 7.25 ukazuje stavový diagram, ze kterého vyplývá, že při stanovení úrovní modulace/demodulace vznikla nerovnováha v amplitudě signálu. Změny ve stavovém diagramu mohou indikovat nelinearity v modulátoru nebo poruchu DAC.

Rýže. 7.25. Příklad porušení nastavení úrovně modulace/demodulace.

3. Porušení ortogonality I a Q vektorů demodulátoru.

Jednou z běžných poruch provozu modemu je porucha demodulátoru, kdy vektory I a Q polárních souřadnic demodulátoru nejsou striktně ortogonální. To vede k nesouladu mezi stavy a ortogonální souřadnicovou sítí na stavovém diagramu (obr. 7.26).

Tato chyba může nebo nemusí být doprovázena chybou synchronizace fáze v obvodu obnovy nosné. V nepřítomnosti chyby je výsledek dopadu této poruchy na diagram oka redukován na zavření „oka“ na diagramu na signálu I a nepřítomnost jakékoli změny na Q diagramu Chyba, budou „oči“ obou diagramů zavřené. Je třeba poznamenat, že samotná analýza diagramu oka nám neumožňuje určit příčinu poruchy, protože tento diagram se zcela shoduje s diagramem oka v přítomnosti vysoké úrovně aditivního šumu v kanálu. V tomto případě může spolehlivě určit příčinu poruchy pouze stavový diagram. Odstranění popsané poruchy vyžaduje seřízení demodulátoru z hlediska ortogonality signálů I a Q Ve stavovém diagramu na Obr. 7.27 zaznamenala přítomnost chyby fázové synchronizace 2,3 stupně.

Rýže. 7.27. Příklad chyby synchronizace fáze.

Měření provozních parametrů zesilovačů jako součásti radiofrekvenční cesty.

Hlavní měřené parametry provozu zesilovačů jako součásti radiofrekvenční cesty jsou:

Šum zaváděný zesilovači;

Parametry nelinearity zesilovacích sekcí.

Amplitudové přetížení může způsobit přechod zesilovače do nelineárního režimu a v důsledku toho prudké zvýšení pravděpodobnosti chyby v digitálním přenosovém systému. Použití stavových diagramů a očních diagramů umožňuje vyhodnotit příčiny poklesu parametrů kvality rádiové komunikace (nelineární zkreslení vedou k rozmazání bodů stavového diagramu a zavírání „oka“ diagramu oka).

Cvičení. 3

Teoretická část. 4

Základní ustanovení. 4

Jednotky pro měření úrovní rádiového signálu. 5

Model Okamura-Hata. 7

Model COST231-Hata. 8

Model COST 231-Walfisch-Ikegami. 8

Výsledky výzkumu. 11

Cvičení

1. Provést srovnávací studie empirických modelů útlumu rádiových vln Okamura-Hata, COST 231-Hata a COST 231 Walfish-Ikegami s danými charakteristikami komunikačního kanálu pro variantu 4 pokynů;

3. Připravte zprávu o práci s následujícími částmi: 1) zadání, 2) teoretická část (text připojen) a 3) výsledky výzkumu - dva obrázky se třemi grafy každý.

Poznámka: výpočet modelu COST231Walfisch-Ikegami se provádí pouze pro případ přímé viditelnosti.

Teoretická část

Základní ustanovení

Výzkum šíření rádiových vln v městském prostředí má velký význam v teorii a technologii komunikací. Největší počet obyvatel (potenciálních abonentů) totiž žije ve městech a podmínky pro šíření rádiových vln se výrazně liší od šíření ve volném prostoru a v polovolném prostoru. V druhém případě se šířením po pravidelném zemském povrchu rozumí, když se vyzařovací diagram neprotíná se zemským povrchem. V tomto případě u směrových antén je útlum rádiových vln určen podle vzorce:

L = 32,45 + 20(lgd km + lgf MHz) – 10lgG na – 10 lgG na, dB =

= L 0 - 10lgG na – 10 lgG na, dB. (1)

Kde L 0 – základní útlum volného prostoru, dB;

d km– vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem, km;

f MHz– pracovní frekvence, MHz;

G pruh A G pr jsou zisky vysílací a přijímací antény dBi.

Velké oslabení L 0 je určen izotropními anténami, které rovnoměrně vyzařují do všech směrů a také přijímají. Proto dochází k útlumu v důsledku rozptylu energie do prostoru a malého vstupu do přijímací antény. Při použití směrových antén s jejich hlavními paprsky orientovanými proti sobě se útlum snižuje v souladu s rovnicí (1).

Cílem studie je určit rádiový kanál přenášející zprávu (rádiový signál), který zajišťuje požadovanou kvalitu a spolehlivost komunikace. Komunikační kanál v městských podmínkách není deterministickou veličinou. Kromě přímého kanálu mezi vysílačem a přijímačem existuje rušení způsobené četnými odrazy od země, zdí a střech budov a také průchodem rádiového signálu budovami. V závislosti na vzájemné poloze vysílače a přijímače mohou nastat případy, kdy neexistuje přímý kanál a signál s nejvyšší intenzitou musí být považován za přijímaný signál na přijímači. V mobilních komunikacích, kdy je anténa účastnického přijímače ve výšce 1 - 3 metry od země, jsou tyto případy dominantní.

Statistická povaha přijímaných signálů vyžaduje předpoklady a omezení, v rámci kterých lze činit rozhodnutí. Hlavním předpokladem je stacionarita náhodného procesu s nezávislostí interferenčního šumu na sobě, tedy absence vzájemné korelace. Realizace takových požadavků vedla k

rozdělení městských rádiových komunikačních kanálů do tří hlavních typů: Gaussovy, Riceovy a Rayleighovy kanály.

Gaussův kanál se vyznačuje přítomností dominantního přímého paprsku a nízkou interferencí. Matematické očekávání útlumu rádiového signálu popisuje normální zákon. Tento kanál je vlastní televizním signálům z televizní věže při příjmu společnými anténami na obytných budovách. Rýžový kanál je charakterizován přítomností přímých paprsků, stejně jako odražených a procházejících paprsků budovami a přítomností difrakce na budovách. Matematické očekávání útlumu rádiového signálu popisuje Riceovo rozdělení. Tento kanál je vlastní sítím se zvýšenou anténou nad budovami v městských oblastech.

Rayleighův kanál je charakterizován absencí přímých paprsků a rádiový signál dosahuje k mobilní stanici díky odrazům. Matematické očekávání útlumu rádiového signálu popisuje Rayleighovo rozdělení. Tento kanál je typický pro města s výškovými budovami.

Typy kanálů a jejich funkce hustoty jsou brány v úvahu při vývoji modelů šíření signálu v městském prostředí. Při výpočtu konkrétních podmínek šíření, za kterých závisí útlum signálu na frekvenci, výšce antény a vlastnostech budovy, však zobecněné statistiky nestačí. Proto se zavedením celulárních komunikací a potřebou frekvenčního územního plánování se začaly provádět experimentální studie útlumu v různých městech a podmínkách šíření. První výsledky výzkumu zaměřeného na mobilní celulární komunikaci se objevily v roce 1989 (W.C.Y.Lee). Ještě dříve, v roce 1968 (Y. Okumura) a v roce 1980 (M. Hata), však byly publikovány výsledky studií útlumu rádiových vln ve městě, zaměřených na mobilní trunkovou komunikaci a televizní vysílání.

Další výzkum byl proveden s podporou Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) a měl za cíl vyjasnit podmínky použitelnosti modelů.

Níže uvažujeme modely, které se nejvíce rozšířily při navrhování komunikačních sítí pro městské prostředí.

Jednotky měření úrovní rádiového signálu

V praxi se pro vyhodnocování úrovně rádiových signálů používají dva typy měrných jednotek: 1) na základě výkonových jednotek a 2) na základě jednotek napětí. Protože výkon na výstupu antény vysílače je o mnoho řádů vyšší než výkon na vstupu antény přijímače, používá se více jednotek výkonu a napětí.

Jednotkové násobky jsou vyjádřeny v decibelech (dB), což jsou relativní jednotky. Výkon se obvykle vyjadřuje v miliwattech nebo wattech:

P dBm = 10 log (P/1 mW),(2)

P dBW = 10 log (P/ 1 W).(3)

Například výkon rovný 100 W v těchto jednotkách bude roven: 50 dBm nebo 20 dBW.

Jednotky napětí jsou založeny na 1 µV (mikrovolt):

U dBµV = 20 log (U/ 1 µV). (4)

Například napětí 10 mV se rovná 80 dBµV v daných relativních jednotkách.

Pro vyjádření úrovně rádiového signálu vysílače se zpravidla používají jednotky relativního výkonu, pro vyjádření úrovně signálu přijímače se používají jednotky relativního napětí. Vztah mezi velikostmi relativních jednotek lze získat na základě rovnice P=U2/R nebo U 2 = PR, Kde R je vstupní impedance antény, přizpůsobená vedení vedoucí k anténě. Vezmeme-li logaritmus výše uvedených rovnic a vezmeme-li v úvahu rovnice (2) a (4), získáme:

1 dBm = 1 dBµV – 107 dB at R= 50 Ohmů; (5a)

1 dBm = 1 dBµV – 108,7 dB at R= 75 ohmů. (5b)

K vyjádření výkonu vysílače se často používá charakteristika - efektivní vyzářený výkon - ERP. Toto je výkon vysílače zohledňující zisk (GN = G) antény:

ERP (dBW) = P (dBW) + G (dBi). (6)

Například 100W vysílač je poháněn anténou se ziskem 12 dBi. Pak EIM = 32 dBW nebo 1,3 kW.

Při výpočtu oblastí pokrytí celulární základnové stanice nebo oblasti pokrytí pozemního televizního vysílače je třeba vzít v úvahu zisk antény, to znamená použít efektivní vyzařovaný výkon vysílače.

Zisk antény má dvě jednotky měření: dBi (dBi)– zisk vzhledem k izotropní anténě a dBd– zesílení vzhledem k dipólu. Jsou spolu spojeny vztahem:

G (dBi) = G (dBd) + 2,15 dB. (7)

Je třeba vzít v úvahu, že zisk antény účastnické stanice se obvykle předpokládá nulový.

Model Okamura-Hata

Primární verze modelu Okamury a jeho spoluautorů je navržena pro následující aplikační podmínky: frekvenční rozsah (150 - 1500) MHz, vzdálenost mezi mobilními a základnovými stanicemi - od 1 do 100 km, výška antény základnové stanice - od 30 do 1000 m.

Model je založen na porovnání útlumu ve městě s útlumem ve volném prostoru se zohledněním korekčních složek v závislosti na frekvenci, výšce antén základnových a mobilních stanic. Komponenty jsou prezentovány ve formě grafů. Velké vzdálenosti a výšky základnových stanic jsou vhodnější pro televizní vysílání než pro mobilní komunikaci. Kromě toho je rozlišení grafů nízké a méně vhodné než analytický popis.

Hata aproximoval Okamurovy grafy analytickými vztahy, snížil frekvenční rozsah na 1500 MHz (Okamurův byl nadhodnocen a nesplňoval požadovanou spolehlivost posouzení útlumu), snížil rozsah vzdáleností z jednoho na dvacet kilometrů a také snížil výšku antény základnové stanice na 200 metrů a upřesnil některé součásti Okamurova modelu. V důsledku modernizace Hata byl model pojmenován Okamura-Hata a je oblíbený pro hodnocení útlumu TV signálů a v celulárních komunikacích v rozsahu do 1000 MHz.

Pro město oslabení moci L v decibelech (dB) je popsána empirickým vzorcem:

L,dB=69,55 + 26,16 lgf - 13,83 lg +(44.9-6,55 lg d– a( ), (8)

Kde F- frekvence v MHz,

d- vzdálenost mezi základnovou a účastnickou (mobilní) stanicí v km,

Výška antén u základnových a účastnických stanic.

Ve vzorci (8) složka A() určuje vliv výšky antény účastnické stanice na útlum výkonu signálu.

Pro průměrné město a průměrnou výšku budovy je tato složka určena vzorcem:

A( ) = (1,1 lgf – 0,7)– 0,8 dB. (9)

Pro město s vysokými budovami A() se určuje podle vzorce:

A( ) = 8,3 (log 1,54) 2 – 1,1 pro F< 400 МГц; (10)

A( ) = 3,2 (lg 11,75) 2 – 5 pro F> 400 MHz. (11)

V příměstských oblastech závisí ztráty šířením signálu více na frekvenci než na výšce antény účastnické stanice, a proto se do rovnice (8) přičte složka Δ s ohledem na rovnici (9). L,dB, definovaný rovnicí:

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

Na otevřených plochách Δ L,dB pro izotropní antény je popsána rovnicí:

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

Nevýhodou modelu Okamura-Hata je, že frekvenční rozsah je omezen na 1500 MHz a nelze jej použít na vzdálenosti menší než jeden kilometr.

V rámci projektu Evropské unie COST 231 (Spolupráce pro vědecký a technický výzkum) byly vyvinuty dva modely, které se zabývaly uvedenými nedostatky modelu Okamura-Hata. Tyto modely jsou diskutovány níže.

Model COST231-Hata

1 , < 200m, 1 < < 10m.

Model umožňuje odhadnout útlum pomocí vzorce:

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

Kde S= 0 pro středně velká města a příměstské oblasti a S= 3 pro centra velkých měst.

Tento model není vhodný pro hodnocení útlumu signálu při vzdálenostech mezi účastníkem a základnovými stanicemi menšími než 1 km. Na krátké vzdálenosti je charakter zástavby výraznější. Pro tyto případy byl vyvinut model COST231-Walfisch-Ikegami.

Hlavním parametrem rádiového vysílacího zařízení je síla signálu vysílaného do vzduchu. Je třeba poznamenat, že požadavky na výkon signálu v rozsahu VHF jsou diktovány charakteristikami šíření rádiových vln v tomto frekvenčním rozsahu.

Prvním rysem řady VHF je přímočaré šíření rádiových vln v přímé viditelnosti. Obrázek 1 znázorňuje tuto vlastnost šíření rádiových vln v tomto rozsahu.

Obrázek 1. Přímá viditelnost na rádiovém spojení

Přibližně, s přihlédnutím k lomu rádiových vln v rozsahu VHF, je dosah zorného pole v kilometrech L určen jako:

, (1)

Když je výška antény základnové stanice a opakovače 70 m, komunikační dosah nesmí překročit 70 km:

Když je výška antény základnové stanice a opakovače 70 m, komunikační dosah nesmí přesáhnout 70 km. Přibližné dosahy viditelnosti v rozsahu VHF jsou znázorněny na obrázku 2.

Obrázek 2. Přibližný dosah rádiového spojení v rozsahu VHF

Vypočítejme požadovaný výstupní výkon signálu vysílače pro danou vzdálenost. K tomu použijeme známý vzorec pro určení výkonu signálu na vstupu rádiového přijímače:

, (2) kde P prm - výkon signálu na vstupu rádiového přijímače; P prd - výkon signálu na výstupu rádiového vysílače; - vlnová délka rádiového signálu; r G— vzdálenost mezi přijímačem a vysílačem; G prd - zisk antény rádiového vysílače (v časech);

prm - zisk antény rádiového přijímače (v časech);

, (3)

Je třeba poznamenat, že v mobilních komunikačních systémech se síla signálu měří v dBm. Jedná se o poměr absolutní hodnoty výkonu signálu, vyjádřené ve wattech, k výkonu signálu 1 mW.

, (4)

Například výkon signálu 2 W odpovídá hodnotě 33 dBm a výkon signálu 10 W odpovídá 40 dBm. Tento přístup umožňuje nahradit operace dělení a násobení odečítáním a sčítáním. V tomto případě bude mít vzorec pro určení výkonu signálu na vstupu rádiového přijímače (2), vyjádřený v decibelech, následující podobu:

, (5)

Vyjádřeme z něj výkon požadovaný od vysílače při provozu ve volném prostoru. Pro pásmo 160 MHz a všesměrové antény bude tento výkon roven:

Na druhou stranu, když se rádiová vlna šíří po povrchu Země, dochází k další absorpci. K vysvětlení jevu ohýbání rádiových vln kolem různých překážek a jejich pronikání do oblastí stínu a polostínu je použit Huygens-Fresnelův princip. V souladu s Fresnelovým modelem je rozsah šíření rádiových vln mezi vysílacími a přijímacími zařízeními omezen elipsoidem rotace kolem čáry, která je spojuje. Tento elipsoid je vícevrstvý a může obsahovat nekonečný počet zón.

Zóna nejblíže linii spojující vysílač s přijímačem se nazývá první Fresnelova zóna. Obecně se uznává, že při šíření rádiových vln je nejvýznamnější první Fresnelova zóna. Je v něm soustředěna asi polovina přenášené energie. Obrázek 3 ukazuje podélný řez první Fresnelovou zónou.

Obrázek 3. Definice Fresnelovy zóny

Pro jakýkoli bod na rádiovém spojení lze poloměr první Fresnelovy zóny (R0) zjistit pomocí vzorce:

, (6)

Při zohlednění vlivu zemského povrchu je důležitý největší poloměr první Fresnelovy zóny. Při stejné výšce antén bude tento poloměr uprostřed rádiového spojení. V tomto případě se vzorec (6) převede do následujícího tvaru:

, (7)

Při dosahu rádiového spoje větším než 5 km je nutné dodatečně počítat se zakřivením Země jako překážkou. Tento efekt je znázorněn na obrázku 3. Chcete-li vzít v úvahu zvýšení úrovně zemského povrchu uprostřed rádiové čáry v důsledku jejího zakřivení, můžete použít následující vzorec:

, (8) kde hmax je maximální výška překážky vzniklé v důsledku zakřivení Země (m), L je vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem (km).

Hodnoty výšky překážky vzniklé v důsledku zakřivení Země pro relativní vzdálenosti r tek /L jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1

L	Relativní vzdálenost na rádiovém intervalu
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
5 km	0,02 m	0,08 m	0,18 m	0,31 m	0,5 m	0,31 m	0,18 m	0,08 m	0,02 m
10 km	0,7 m	1,3 m	1,7 m	1,9 m	2 m	1,9 m	1,7 m	1,3 m	0,7 m
15 km	1,5 m	2,7 m	3,6 m	4 m	4,25 m	4 m	3,6 m	2,7 m	1,5 m

Nyní spočítejme dodatečnou absorpci signálu v důsledku jeho zastínění zemským povrchem. K tomu vypočítáme výšku h max ve středu rádiové dráhy:

, (9)

Relativní vůle rádiového vedení bude rovna

, (10)

Nyní pomocí grafu závislosti útlumu signálu na výšce překážky znázorněného na obrázku 4 určíme přídavný útlum signálu.

Obrázek 4. Závislost útlumu signálu na světlé výšce nad překážkou

Pro relativní světlost rádiového spojení -0,37 bude dodatečný útlum signálu 50 dB. V důsledku toho se požadovaný výkon vysílače zvýší z -6 dBm na +44 dBm. Tento výkon odpovídá výkonu vysílače 20W.

V tomto případě jsme uvažovali o situaci, kdy je na jednom místě umístěn jediný rádiový vysílač. Míst vhodných pro umístění opakovačů základnových stanic však není mnoho. Proto je obvykle na jednom místě soustředěno velké množství rádiových vysílačů rádiových systémů pro různé účely. Aby se vzájemně nerušily, musí být na výstupu vysílače instalována různá oddělovací zařízení, jako jsou filtry, oběhová čerpadla a slučovače. Každý z nich oslabuje sílu rádiového signálu. Navíc lze signál zeslabit cestou anténa-napáječ. Celková hodnota útlumu signálu může dosáhnout 12 dB. To vede k tomu, že i když je výkon na výstupu vysílače 100 W, pak do antény dosáhne pouze 6 W:

, (11)

Pro ilustraci převedeme tuto hodnotu na watty:

, (12)

závěry

• Pro provoz v rozsahu VHF je s ohledem na vliv zakřivení zemského povrchu a překážek nutný výkon vysílače minimálně 2 W
• U stacionárních radiostanic se požadovaný výkon zvyšuje na 50 ... 100 W kvůli ztrátám v napáječech a slučovačích

Literatura:

Další parametry rádiových vysílacích zařízení:

Velmi důležitou charakteristikou rádiového vysílacího zařízení je rozsah vyzařovaných frekvencí. Pro organizaci mobilní rádiové komunikace v rozsahu VHF...
http://site/UGFSvSPS/DiapPrdFr/

Při vytváření rádiového signálu je velmi důležité, aby celé spektrum vyzařovaného signálu bylo soustředěno ve frekvenčním pásmu přiděleném danému rádiovému kanálu...
http://site/UGFSvSPS/maska/