+114 +154

Какое расстояние покрывает радиопередатчик?

РАСХОД В КИЛОМЕТРАХ FM ПЕРЕДАТЧИКА И ЕГО АНТЕННЫ СИСТЕМА

Это руководство

Этот пост будет охватывать несколько ключевых моментов :

• Общие вопросы от наших клиентов
• ERP (эффективная излучаемая мощность), формула
• Как правильно выбрать разъем и кабель для ваш передатчик и антенна
• Затухание коаксиального кабеля
• Пройденное расстояние на разных высотах антенной системы

Общие вопросы от наших клиентов:

— Как решить, какая мощность мне нужна для FM-передатчика?
— Какую антенную систему и кабель лучше всего использовать?
— Сколько энергии нужно радиостанции для охвата определенной области?
— Мне нужен FM-передатчик, чтобы покрыть 90 километров.
— Пожалуйста, назовите мне полную радиостанцию ​​для покрытия 150 километров.
— Пожалуйста, укажите мне полную радиостанцию ​​для общественного радио.
— Мы начинаем трансляцию сообщества и хотели бы хотел бы знать, сколько в бюджете для такого предприятия!

Вот некоторые распространенные запросы, которые мы получаем от наших клиентов. Им нужен профессиональный совет от отраслевых экспертов, чтобы решить, какие вариант лучший для них.
С помощью следующего руководства мы постараемся помочь им ответить на эти вопросы.

Самое сложное решение касается диапазона мощности FM Передатчик и тип используемой антенной системы.

В большинстве случаев сомнения не связаны с Radio Studios.
В этих случаях проще, не будучи специалистом в отрасли, ориентироваться на то, какой тип оборудования покупать, и большинство время выбор зависит исключительно от имеющегося бюджета.

Самое сложное — решить правильно мощность FM-передатчика и тип используемой антенны.

Далее следует упрощенное руководство с некоторыми советами и данными; это не исчерпывающее руководство, а скорее полезный список факторов, которые будут определять покрытие или расстояние в километрах, которое потенциально может быть достигнуто FM-сигналом.

Факторы, определяющие зону покрытия системы FM-передачи.

Приведенный ниже анализ основан на математических расчетах, которые – в резюме — продемонстрировать, что покрытие передающей системы зависит от мощности передатчика, антенной системы, высота, на которой монтируются антенны, и тип помещения, на котором быть покрыты.

Лучший совет, который может дать вам TEKO Broadcast, — построить систему с хорошим передатчиком, но не упускать из виду тип антенны и высота точки установки.

Что касается мощности передатчика, чтобы сделать правильный прогноз потенциальное расстояние, которое может быть достигнуто, существует служебно-техническое правило, которое может быть применено: если мы удвоим пройденное расстояние, нам нужно учетверение мощности системы передачи .
Другими словами: расстояние на два, мощность на четыре.

Есть много факторов, которые определяют, насколько далеко FM-сигнал излучаемый передатчиком/антенной системой, достигнет.

Хорошая оценка может быть получена при учете четырех из следующих факторов:

• Эффективная излучаемая мощность (ERP)
• Высота антенны
• Форма местности
• Охватываемый район : сельский, городской или большой город.

Первый параметр, который необходимо принять во внимание, это ERP , который является эффективным излучаемая мощность всей передающей системы.

Для расчета ERP необходимо знать следующие факторы:

• Выходная мощность передатчика
• Потери коаксиального кабеля , используемого для подключения передатчика к антенна.
• Длина коаксиального кабеля .
• Антенная система типа : дипольная вертикальная поляризация, круговая поляризация, одна антенна, системы с 2 и более антеннами и т. д. 9(8дБ — 0,69дБ)/10 = 3715Вт

  Таким образом, система, описанная в формуле, будет эффективно обеспечивать примерно В 3 раза больше мощности передатчика, до ERP 3715 Вт, с дальностью 152 км. покрытие.

  Следует отметить, однако, что это только теоретический расчет: чтобы достичь внутри домов и проходить через препятствия намного больше мощность необходима для преодоления того же расстояния.

  Как правильно выбрать разъем и кабель для ваш передатчик и антенна.

  
  

  Алюминиевая дипольная антенна
  ОТСЕКИ	МОЩНОСТЬ ДО	СОЕДИНИТЕЛЬ	КАБЕЛЬ
  1	800 Вт	Н	РГ213
  2	1600 Вт	7/16»	1/2 дюйма
  4	3200 Вт	7/8 дюйма	7/8 дюйма
  Дипольная антенна из нержавеющей стали с Соединитель 7/16»
  ОТСЕКИ	МОЩНОСТЬ ДО	СОЕДИНИТЕЛЬ	КАБЕЛЬ
  1	2000 Вт	7/16»	1/2 дюйма
  2	4000 Вт	7/8 дюйма	7/8 дюйма
  4	8000 Вт	7/8 дюйма	7/8 дюйма

  Затухание коаксиального кабеля.

  

  Далее следует таблица, описывающая типичное затухание и максимально допустимая мощность различных обычно используемых коаксиальных кабелей:

  Затухание на частоте 100 МГц	Затухание дБ/100 м	Затухание дБ/30 м	Максимальная средняя номинальная мощность
  RG213	6,2	1,86	1000
  RG214	7,5	2,25	800
  RG218	3	0,9	3500
  CLX 1/4 дюйма (пена)	4,5	1,35	1500
  CLX 1/2 (пена)	2,3	0,69	3400
  CLX 7/8 (пена)	1,2	0,36	7500
  CLX 1 5/8 (пена)	0,7	0,21	15000

  Суммарная излучаемая мощность необходима для ослабления воздуха в свободном пространстве, называемое: «Затухание в свободном пространстве в дБ».
  Затухание воздуха в свободном пространстве составляет 72,4 дБ на 1 км.
  Это затухание увеличивается на 6 дБ каждый раз, когда расстояние удваивается, поэтому на 2 км это 78,4дБ, 84,4дБ на 4км, и так далее…
  Это означает, что мы теряем в 4 раза больше мощности на каждом расстоянии удваивается.

  
  

  Таблица затухания в свободном пространстве на частоте 100 МГц:

  
  

  Затухание в свободном пространстве (дБ) на частоте 100 МГц
  Расстояние (км)	Затухание (дБ)
  1	72,4
  2	78,4
  3	81,9
  4	84,4
  5	86,6
  6	88
  7	89,3
  8	90,5
  9	91,5
  10	92,4
  15	95,9
  20	98,4
  25	100,4
  30	101,9
  35	103,3
  40	103,4
  50	106,4
  100	112,8

  Как только мы узнаем ERP, необходимо учитывать множество других факторов:

  • Высота антенны над зоной покрытия. Способ понять, это представить, как далеко может передающая антенна эффективно видеть. Если вы стоите в той же точке, антенна смонтировать и посмотреть в бинокль, везде, где вы можете видеть можно передать на . Это может быть 5 или 6 километров, если вы стоят на ровной местности, или до 30 или 40 километров, если вы находятся на вершине горы.
  • Высота деревьев в районе антенны.
  • Высота зданий вокруг антенны.
  • Тип местности , равнина или холмы.
  • чувствительность приемника .
  • близость других радиостанций вещающих на той же частоте. Например, антенна может видеть 20 км, но если другая станция на той же частоте 20 километров, он будет блокировать/мешать сигналу.

  
  Вообще одним из наиболее важных аспектов является топография местность : холмы, горы, большие здания города, окна или стены, через которые нужно пройти, чтобы попасть внутрь дома. …

  C.C.I.R. говорит о минимальном уровне сигнала, необходимом для хорошего прием в различных областях:

  Сельская местность = 48 дБмкВ

  Городская местность = 60 дБмкВ

  сельская местность с разными значениями ERP:
  

  Вт в ERP	км Сельская местность
  10	8
  30	13
  50	17
  100	24
  300	42
  500	54
  1000	76
  2000	108
  4000	152
  6000	187
  10000	241

  В следующей таблице показано, с учетом земной кривой, пройденное расстояние при разной высоте антенной системы:

  
  

  Высота (метры)	Расстояние (км)
  3	6
  10	11
  20	16
  30	20
  60	28
  100	36
  300	62
  500	80
  1000	113
  2000	160
  3000	196

  FM-сигнал будет распространяться до тех пор, пока есть оптическая видимость.

  

  Если смотреть на горизонт в бинокль, максимальное расстояние мы можно посмотреть называется «Линия прямой видимости» .
  FM-сигнал не проходит дальше этого расстояния.
  Вот почему высота антенны так важна.

  Пример покрытия одной и той же системы FM-передачи, установленной в разной высоты:

  Вы можете иметь две разные радиостанции, используя 1000 Вт FM передатчик: один из них с 30-метровой вышкой на ровной местности будет покрыть 20 километров, а другой с антенной на 500 метров холм покроет 80 километров.

  Следует знать, что дальность действия можно только оценить и результаты не могут быть гарантированы до тех пор, пока данная система не будет протестирована в реальных условиях. упражняться.

  В заключение, чтобы знать эффективное покрытие системы передачи мы должны учитывать все эти факторы, но в основном: эффективное излучение Мощность, высота антенны над землей и тип области для охватываются: сельские, городские, городские или крупные города.

  Если антенна может видеть на 20 километров, но используется ERP 10 Вт , это вероятно, что будет пройдено не более 8 километров, т.к. недостаточно мощности для распространения сигнала на расстояние до 20 километров.
  Если используется ERP мощностью 100 Вт , весьма вероятно, что дальность действия составит 20 километров. будет достигнуто, потому что 100-ваттная ERP способна распространять сильный сигнал до 20 км.
  Если ERP 1000 Вт , очень вероятно, что сигнал достигнет 20 километров, а также пробьет возможные препятствия.

  2 км Схема FM-передатчика, работа и применение

  Здесь мы создаем беспроводной FM-передатчик, который использует радиочастотную связь для передачи FM-сигнала средней или малой мощности. Максимальная дальность передачи составляет около 2 км.

  [adsense1]

  Outline

  Принцип схемы FM-передатчика:

  FM-передача осуществляется путем предварительного усиления звука, модуляции и последующей передачи. Здесь мы адаптировали ту же формулу, сначала усилив звуковой сигнал, сгенерировав несущий сигнал с помощью осциллирующего, а затем модулируя несущий сигнал усиленным звуковым сигналом. Усиление осуществляется усилителем, тогда как модуляция и генерация несущего сигнала выполняются схемой генератора с переменной частотой. Частота устанавливается в диапазоне частот FM от 88 МГц до 108 МГц. Затем мощность FM-сигнала от генератора усиливается с помощью усилителя мощности для получения выходного сигнала с низким импедансом, согласующегося с выходным сигналом антенны.

  Связанный пост: Как работает схема телевизионного передатчика?

  Circuit Diagram of 2 km FM Transmitter Circuit: FM Transmitter Circuit Diagram – ElectronicsHub.Org
  Circuit Components:

  Component Name	Value
  R1	18K
  R2	22К
  Р3	90К
  Р4	5К
  R5	540 Ом
  Р6	9К
  Р7	40К
  R8	1К
  Р9	20К
  C1	5 мкФ, электролит
  С2	47 мкФ, электролит
  C3	0,01 мкФ, электролит
  C4	15 мкФ, электролит
  C5	0,01 мкФ, Керамика
  С6	20 пФ, переменный конденсатор
  C7	10 пФ, керамика
  C8	20 пФ, переменный конденсатор
  L1, L2	0. 2uH
  Антенна	30-дюймовый длинный провод или телескопическая антенна
  V1	Аккумулятор 9 В
  Аудиовход	Микрофон

  [adsense2]

  Схема FM-передатчика:
  Конструкция предварительного усилителя звука:

  Здесь мы проектируем простой однокаскадный усилитель с общим эмиттером в качестве предварительного усилителя.

  а) Выбор Vcc: Здесь мы выбрали транзистор с биполярным переходом NPN, BC109. Поскольку V _CEO для этого транзистора составляет около 40 В, мы выбираем гораздо меньшее Vcc, около 9 В.

  b) Выбор нагрузочного резистора, R4:  Чтобы рассчитать значение нагрузочного резистора, нам сначала нужно рассчитать ток коллектора покоя. Предположим, что это значение равно примерно 1 мА. Напряжение коллектора должно составлять примерно половину Vcc. Это дает значение нагрузочного резистора R4 как: Vc/Iq = 4,5K. Подбираем резистор 5К для лучшей работы.

  c) Выбор резисторов делителя напряжения R2 и R3:  Чтобы рассчитать сопротивление резисторов делителя напряжения, нам необходимо рассчитать ток смещения, а также напряжение на резисторах. Ток смещения примерно в 10 раз превышает базовый ток. Теперь базовый ток Ib равен току коллектора, деленному на коэффициент усиления по току, h _fe . Это дает значение Ib, равное 0,008 мА. Таким образом, ток смещения составляет 0,08 мА.

  Предполагается, что напряжение на базе Vb на 0,7 В больше, чем напряжение на эмиттере Ve. Теперь предположим, что напряжение эмиттера составляет 12% от Vcc, т. е. 1,08 В. Это дает Vb равным 1,78 В.

  Таким образом, R2 = Vb/I _{смещения} = 22,25К. Здесь мы выбираем резистор 22K.

  R3= (Vcc-Vb/I _{смещение} = 90,1K. Здесь мы выбираем резистор 90K.

  d) Выбор эмиттерного резистора R5:  Значение R5 определяется отношением Ve/Ie, где Ie равно ток эмиттера и примерно равен току коллектора. Это дает R5 = (Ve/Ie) = 540 Ом. Здесь мы выбираем резистор 500 Ом. Он служит для обхода эмиттерного тока.

  e) Выбор конденсатора связи, C1: Здесь этот конденсатор служит для модуляции тока, проходящего через транзистор. Большое значение указывает на низкую частоту (басы), тогда как меньшее значение увеличивает высокие частоты (более высокая частота). Здесь мы выбираем значение 5 мкФ.

  f) Выбор резистора микрофона R1: Этот резистор предназначен для ограничения тока через микрофон, который должен быть меньше максимального тока, который может выдержать микрофон. Предположим, что ток через микрофон равен 0,4 мА. Это дает значение Rm = (Vcc-Vb)/0,4 = 18,05K. Здесь мы выбираем резистор 18K.

  g) Выбор обходного конденсатора, C4:  Здесь мы выбираем электролитический конденсатор емкостью 15 мкФ, который блокирует сигнал постоянного тока.

  [Также читайте: Как построить регулируемый таймер ]

  Конструкция контура генератора:

  а) Выбор компонентов колебательного контура – ​​L1 и C6: Мы знаем, что частота колебаний определяется выражением

  требуется частота от 88 МГц до 100 МГц. Давайте выберем катушку индуктивности 0,2 мкГн. Это дает значение C6 около 12 пФ. Здесь мы выбираем переменный конденсатор в диапазоне от 5 до 20 пФ.

  b) Выбор конденсатора резервуара, C9:  Этот конденсатор служит для поддержания вибрации контура резервуара. Поскольку здесь мы используем BJT 2N222, мы предпочитаем значение C9 от 4 до 10 пФ. Выберем конденсатор емкостью 5 пФ.

  c) Выбор резисторов смещения R6 и R7: Используя тот же метод расчета резисторов смещения, что и в конструкции предусилителя, выбираем номиналы резисторов смещения R6 и R7 равными 9 К и 40 К соответственно.

  d) Выбор конденсатора связи, C3:  Здесь мы выбираем электролитические конденсаторы емкостью около 0,01 мкФ в качестве конденсатора связи.

  e) Выбор эмиттерного резистора, R8:  Используя те же расчеты, что и для схемы усилителя, мы получаем значение эмиттерного резистора около 1 кОм.

  Конструкция схемы усилителя мощности:

  Поскольку нам требуется малая выходная мощность, мы предпочитаем использовать усилитель мощности класса А с LC-контуром на выходе. Значения компонентов контура бака такие же, как и в контуре генератора. Здесь мы выбираем резистор смещения около 20 К и разделительный конденсатор около 10 пФ.

  Выбор антенны:

  Так как дальность действия составляет около 2 км, мы можем подготовить антенну, используя стержневую антенну или провод длиной 30 дюймов, что составляет примерно 1/4 длины волны передачи.

  Теория схемы FM-передатчика:

  Аудиосигнал с микрофона имеет очень низкий уровень, порядка милливольт. Это чрезвычайно маленькое напряжение необходимо сначала усилить. Конфигурация биполярного транзистора с общим эмиттером, смещенная для работы в области класса А, создает усиленный инвертированный сигнал.

  Другим важным аспектом этой схемы является схема генератора Колпитта. Это LC-генератор, в котором энергия перемещается между катушкой индуктивности и конденсатором, образуя колебания. Он в основном используется для радиочастотного применения.

  Когда на этот генератор подается входное напряжение, выходной сигнал представляет собой смесь входного сигнала и осциллирующего выходного сигнала, создавая модулированный сигнал. Другими словами, частота схемы, генерируемой генератором, изменяется в зависимости от подачи входного сигнала, создавая частотно-модулированный сигнал.

  Как работать с FM-передатчиком?

  Аудиовход с микрофона или любого другого устройства сначала усиливается с использованием конфигурации с общим эмиттером BC109. Затем этот усиленный сигнал подается на схему генератора через разделительный конденсатор. Схема генератора генерирует сигнал с частотой, определяемой емкостью переменного конденсатора. Выходной сигнал с эмиттера транзистора подается на вход транзисторного усилителя мощности с помощью разделительного конденсатора.