4 Энергия и мощность сигнала

Если к резистору с сопротивлением R приложено постоянное напряжение U, то выделяющаяся в резисторе мощность будет равна:

За время Т в этом резисторе выделяется тепловая энергия:

Пусть теперь к тому же резистору приложено не постоянное напряжение, а сигнал S(t). Рассеивающаяся в резисторе мощность при этом тоже будет зависеть от времени (речь идет о мгновенной мощности).

Чтобы вычислить теряющуюся за время T энергию, мгновенную мощность необходимо проинтегрировать:

Можно ввести и понятие средней мощности за заданный промежуток времени, разделив энергию на длительность временного интервала:

Во все приведенные формулы входит сопротивление нагрузки R. Если энергия и мощность интересуют нас не как физические величины, а как средние сравнения различных сигналов, этот параметр можно из формул исключить (принять R=1).

Тогда мы получим определение энергии мгновенной мощности и средней мощности, принятой в теории сигналов

— энергия сигнала

— мгновенная мощность

(1)

Данные параметры иногда называются удельной мощностью и энергией, чтобы подчеркнуть, подразумевая при этом единичное значение сопротивления нагрузки.

Энергия сигнала может быть конечной или бесконечной. Любой сигнал конечной длительности будет иметь конечную энергию, а любой периодический – бесконечную. Если энергия сигнала бесконечна, можно определить его среднюю мощность на всей временной оси. Для этого из формулы (1) путем предельного перехода, устремив интервал усреднения в бесконечность

(2)

Квадратный корень из Рср даст среднеквадратичное значение мощности сигнала

(3)

Для периодического сигнала с периодом Т выполняется соотношение:S(t+nT) = S(t) при любом t.

где n — произвольное целое число; Т – период сигнала.Величина обратная периоду называется частотой повторения сигнала (f

= 1/T). Используют понятие круговой частоты. (ω = 2πf)

Разложению в ряд Фурье могут подвергаться периодические сигналы.

Чтобы такое разложение существовало, фрагмент сигнала длительностью в один период должен удовлетворять условиям Дирихле:

1. не должно быть разрывов 2-го рода (с уходящими в бесконечность ветвями функции)

2. число разрывов 1-го рода (скачков) должно быть конечным

3. число экстремумов должно быть конечным

Различают несколько форм записи ряда Фурье:

1. синусно – косинусная

2. вещественная

3. комплексная

Синусно-косинусная форма записи ряда Фурье

Входящие в формулу кратные основной частоте (ω₁) частоты называются гармониками. Гармоники нумеруются в соответствии с индексом k, частота ω _k = k ω ₁ называется к-ой гармоникой сигнала.

Коэф-ты, входящие в данный ряд определяются след образом:

; ;

a₀/2 – среднее значение с-ла на периоде.

Если S(t) — чётная ф-ция, то все

b_к = 0 и в ф-ле ряда Фурье будут только косинусные слагаемые. Если S(t) — нечётная ф-ция, то все а_к = 0 и в ф-ле ряда Фурье будут только синусные слагаемые.

Вещественная форма записи

Некоторое неудобство синусно-косинусной формы ряда Фурье состоит в том, что для каждого значения индекса суммирования к в формуле фигурируют два слагаемых синус и косинус.

, где ;- фазаk—ой гармоники.

Если S(t) является чётной функцией фазы φ_к могут принимать значения 0 и π, а если S(t) функция нечётная, то возможны значения фазы ±π/2.

Комплексная форма записи

Данная форма представления является наиболее употребимой в радиотехнике. Она получается из вещественной формы представления косинуса в виде полусуммы комплексных экспонент. Вытекает из формулы Эйлера: е^jx = cos(x) + jsin(x), cos(x) = ½ ( e^jx + e^—jx ).

Применив данное преобразование к вещественной форме ряда Фурье получим:

.

Учитывая, что ,получим

. Формулы называются парой преобразований Фурье. Вторая формула из них позволяет найти спектр, т.е. совокупность гармонических составляющих, образующих в сумме колебание.

Спектр периодической последовательности импульсов состоит из постоянной составляющей и множества гармонических составляющих, частоты которых образуют дискретный ряд значений () кратных основной частоте колебаний. Амплитуды гармонических составляющих или сокращенно гармоник равны, а начальные фазы. Такой спектр называется дискретным или линейчатым. Постоянную составляющую можно рассматривать как гармонику с нулевой частотой колебания и амплитудой

.

Полезные формулы для расчета беспроводных сетей

Полезные формулы для расчета беспроводных сетей

 

Распространение любого сигнала неизбежно сопровождается его затуханием, причём величина затухания сигнала зависит как от расстояния от точки передачи, так и от частоты сигнала. При измерении в децибелах величины затухания сигнала (ослабление при распространении) пользуются формулой:

,

где: X — коэффициент ослабления, равный 20 для открытого пространства, d — расстояние от точки передачи, f — частота сигнала, с — скорость света.

    Из данной формулы непосредственно вытекает, что с увеличением частоты передаваемого сигнала увеличивается и его затухание. Так, при распространении сигнала в открытом пространстве с частотой 2,4 ГГц он ослабевает на 60 дБ при удалении от источника на 10 м. Если же частота равна 5 ГГц, ослабевание сигнала при удалении на 10 м составит уже 66 дБ.

 

    Расчет баланса мощностей

    Для нормального функционирования системы беспроводной связи необходимо, чтобы суммарное усиление системы было больше, чем суммарное ослабление сигнала. Рекомендуемый запас по мощности (fade margin) составляет 10-15 dB. Это позволит быть уверенным, что система будет функционировать и при плохих метеоусловиях.

    Итак, рассмотрим, как расчитывается баланс системы:

    Сумма «усиление передатчика — потери в кабеле и разъёмах + усиление передающей антенны — потери в среде распространения + усиление приемной антенны — затухание в кабеле и разъёмах на приемной стороне + чувствительность приемника» должна составлять 10-15 dB.

    При подсчете усиление подставляют в формулу со знаком «+», а затухание, соответственно, со знаком «-«.

    Некоторые типичные значения для расчета в диапазоне 2.4 ГГц:

 

Параметр	Значение	Еденицы измерения
Усиление передатчика	15	dBm
Потери в кабеле	0. 23	dB/метр
Потери на один разъём	0.5	dB
Усиление передающей антенны	24	dBi (параболическая решетка)
Потери в среде распространения	100	dB (при расстоянии в 1 км)
Усиление приемной антенны	24	dBi (параболическая решетка)
Чувствительность приемника	— 85	dBm

    

    Соотношения между mW, W, dBm и dBw

    1 W = 1000 mW
    PdBm =10 * log PmW
    PdBm =10 * log PmWPdBw =10 * log PW
    PdBm =10 * log PmWPdBw = PdBm — 30

    Например, 100 mW составляет 20 dBm или -10 dBw, а также, 0. 1 W

  

    Различие между dBm и dBi

    Мощность передатчика обычно измеряют в dBm, то есть децибелах относительно одного милливатта. Антенны же имеют свою образцовую единицу — изотропную антенну. Изотропной называют такую антенну, которая имеет равномерное излучение во все стороны. Используется в качестве точки отсчета в радиотехнических системах при расчете усиления антенн. Означает отношения интенсивности магнитного поля в данном направлении по отношению к излучению изотропной антенны.

  

    Расчет зоны Френеля

    Для нормального функционирования радиолинка недостаточно наличия только прямой видимости в связи с тем, что основная электромагнитная энергия сосредоточена в некотором эллипсоиде вращения около линии визирования, называемом зоной Френеля.

    Достаточным условием возможности установления радиосвязи является наличие открытого интервала, то есть отсутствия препятствий в зоне Френеля, или, хотя бы в 80% радиуса зоны.

    Радиус указанной зоны рассчитывается по формуле:

,

, где R — радиус зоны Френеля (метры) в точке радиолинка длиной D метров на расстоянии x метров от первой точки на частоте F ГГц.

  

    Зависимость дальности прямой видимости от высоты подвеса антенн

    Еще одна тонкость, связанная с условиями реального мира, окружающего нас. Земля всё-таки круглая, поэтому в расчетах дальних линков необходимо учитывать кривизну земной поверхности. Формула, по которой можно оценить возможную дальность связи D при заданных высотах подвеса антенн h2 и h3:

    Таблица, по которой можно примерно определить порядки величин:

 

Расстояние между антеннами (км)	Высота по зоне Френеля (м)		Высота за счет кривизны земной поверхности (м)	Суммарная высота подъема антенны (м)
Частота ГГц ->	2,4	5,7		2,4	5,7
6	9	6	1	10	7
10	12	8	2	14	10
20	17	11	8	25	19
30	21	14	18	39	32
40	24	16	32	56	48
50	27	18	50	77	67

 

Энергетические характеристики сигналов.

Спектральная плотность энергии

Содержание

Энергия и средняя мощность сигналов Скалярное произведение сигналов. Обобщенная формула Рэлея Равенство Парсеваля Спектральная плотность энергии сигнала Выводы Список литературы

DSPL-2.0 — свободная библиотека алгоритмов цифровой обработки сигналов Распространяется под лицензией LGPL v3 Страница проекта на SourceForge

Обнаружили ошибку? Выделите ее мышью и нажмите

Энергия и средняя мощность сигналов

Пусть дан некоторый сигнал , который характеризует изменение напряжения или силы тока во времени. Тогда будет определять мгновенную мощность, выделяемую на сопротивлении 1 Ом.

Жан-Батист Жозеф Фурье
1768–1830

Проинтегрируем мгновенную мощность на некотором интервале времени и получим энергию сигнала на данном интервале:

(1)

Тогда средняя мощность сигнала на данном интервале времени равна:

(2)

Если сигнал является периодическим, то среднюю мощность можно получить путем усреднения на одном периоде повторения сигнала. В случае абсолютно-интегрируемого непериодического сигнала , интервал интегрирования может быть расширен на всю ось времени:

(3)

Можно заметить, что средняя мощность абсолютно-интегрируемого непериодического сигнала равна нулю при усреднении на бесконечном интервале времени. Аналогично, энергия периодического сигнала на всей оси времени равна бесконечности.

Таким образом, периодические сигналы, повторяющиеся на всей оси времени мы можем характеризовать конечной средней мощностью , поскольку их энергия бесконечна. Непериодические сигналы характеризуются конечной энергией , потому что их средняя мощность на всей оси времени равна нулю.

Выражения (1)–(3) справедливы и для комплексного сигнала . В этом случае, мгновенную мощность можно определить как .

Скалярное произведение сигналов. Обобщенная формула Рэлея

Пусть даны два сигнала и , в общем случае комплексные. Скалярным произведением сигналов называется величина равная:

Джон Уильям Стретт, третий барон Рэлей
1842–1919

(4)

Интеграл (4) возвращает одно число (скаляр), в общем случае комплексное.

Заметим, что скалярное произведение сигнала с самим собой возвращает энергию данного сигнала:

(5)

Тогда скалярное произведение (4) можно трактовать как величину взаимной энергии сигналов и , т.е. степень взаимного влияния одного сигнала на другой. Если два сигнала и имеют нулевое скалярное произведение, то говорят, что они ортогональны.

Подставим в (4) вместо обратное преобразование Фурье его спектральной плотности . Тогда:

(6)

Поменяем в (6) порядок интегрирования:

(7)

Можно сделать вывод: скалярное произведение сигналов во временно́й области, с точностью до множителя , равно скалярному произведению спектральных плотностей данных сигналов. Выражение (7) носит название обобщенной формулы Рэлея [1, стр. 67].

Равенство Парсеваля

Ранее мы уже рассматривали равенство Парсеваля,

связывающее среднюю мощность периодического сигнала. Для непериодических сигналов мы можем получить аналогичное равенство энергии сигнала во времени и в частотной области. Для этого в обобщенную формулу Рэлея подставим и получим:

Марк-Антуан Парсеваль
1755–1836

(8)

или с учетом (4) равенство Парсеваля [2, стр. 49]:

(9)

Таким образом, энергия сигнала во временно́й и частотной областях равна с точностью до множителя .

Если в выражениях (7)–(9) использовать частоту , выраженную в герц, вместо циклической частоты , измеряемой в единицах рад/c, то и множитель сокращается:

(10)

(11)

Спектральная плотность энергии сигнала

При рассмотрении предельного перехода к преобразованию Фурье

было введено понятие спектральной плотности сигнала и была приведена аналогия поясняющая понятие спектральной плотности, и ее отличие от спектра периодического сигнала.

Из равенства (9) следует, что энергия сигнала может быть представлена как интеграл по всей оси частот:

(12)

Тогда использую ту же аналогию, что и в разделе «Преобразование Фурье непериодических сигналов» можно заключить, что представляет собой спектральную плотность энергии сигнала. Проинтегрировав по всей оси , мы получим полную энергию сигнала, равно как проинтегрировав плотность стержня по длине мы получим полную массу.

Александр Грейам Белл
1847–1922

Спектральная плотность энергии представляет собой квадрат АЧХ сигнала. Кроме того является вещественной неотрицательной функцией частоты . Спектральная плотность энергии сигнала измеряется в единицах джоуль на герц (Дж/Гц) или ватт, умноженный на секунду в квадрате (Втс).

Сделаем важное замечание. Спектральная плотность энергии игнорирует ФЧХ сигнала. Тогда можно заключить, что одной и той же спектральной плотности энергии могут соответствовать множество различных сигналов, имеющих одинаковую АЧХ и различные ФЧХ.

Спектральные плотности сигналов имеют убывающий по частоте характер

,

и на практике анализ поведения убывающей спектральной плотности с ростом частоты имеет важное значение. Однако графический анализ бывает затруднителен ввиду высокой скорости убывания спектральной плотности по частоте, а в случае спектральной плотности энергии затруднителен вдвойне, поскольку возведение АЧХ в квадрат только ускоряет убывание. Поэтому широкое распространение получило представление спектральной плотности энергии в логарифмическом масштабе, выраженной в единицах децибел (дБ):

(13)

В качестве примера на рисунке 1 приведены спектральные плотности энергии прямоугольного, треугольного, двустороннего экспоненциального и гауссова импульсов в линейном и логарифмическом масштабе.

Рисунок 1. Спектральная плотность энергии некоторых сигналов
а — в линейном масштабе; б — в логарифмическом масштабе

Как видно из рисунка 1а, спектральные плотности энергии импульсов в линейном масштабе практически сливаются и очень сложно различимы.

Карл Фридрих Гаусс
1777–1855

В логарифмическом масштабе (рисунок 1б), спектральные плотности энергии обнаруживают значительные отличия. Треугольный и экспоненциальный импульсы имеют одинаковую скорость убывания спектральной плотности энергии, а прямоугольный импульс имеет очень медленное затухание спектральной плотности энергии с ростом частоты. Гауссов импульс, напротив, отличается очень быстрым затуханием .

Логарифмическая шкала представления спектральной плотности энергии оказывается удобной при сравнении характеристик сигналов. Если энергии двух сигналов отличаются в 100 раз, то в логарифмической шкале отношение их энергий составляет 20 дБ. Если же энергии отличаются в 1000000 раз, то в логарифмической шкале это соответствует 60 дБ. Удвоение энергии сигнала, в логарифмической шкале соответствует прибавлению 3 дБ.

Выводы

В данном разделе мы рассмотрели энергетические характеристики периодических и непериодических сигналов. Мы показали, что периодические сигналы имеют бесконечную энергию, но конечную среднюю мощность. Средняя мощность непериодических сигналов стремится к нулю, а их энергия конечна.

Было введено понятие скалярного произведения сигналов и получена обобщенная формула Релея,связывающая скалярное произведение во временной и частотной областях.

Установлено равенство Парсеваля для непериодических сигналов, как частный случай формулы Релея.

Введено понятие спектральной плотности энергии как квадрата модуля спектральной плотности сигнала. Также рассмотрено представление спектральной плотности энергии в линейном и логарифмическом масштабе для различных сигналов.

Вопросы, замечания и пожелания вы можете оставить настранице обсуждения статьи

Смотри также

Преобразования Фурье непериодических сигналов
Свойства преобразования Фурье
Спектральные плотности некоторых сигналов

Информация была полезна? Поделитесь с друзьями!

Список литературы

[1] Баскаков, С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Москва, ЛЕНАНД, 2016, 528 c. ISBN 978-5-9710-2464-4

[2] Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы Москва, Советское радио, 1977, 608 c.

[3] Bracewell R. The Fourier Transform and Its Applications McGraw-Hills, 1986, 474 c. ISBN 0-07-007-015-6

Последнее изменение страницы: 12.05.2022 (19:42:49)

Страница создана Latex to HTML translator ver. 5.20.11.14

Калькулятор максимальной дальности действия РЛС • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Радар и цель. 1 — излучаемый сигнал, 2 — отраженный сигнал, 3 — ширина луча.

Этот калькулятор определяет теоретическую максимальную дальность действия РЛС по мощности передатчика, коэффициенту усиления или эффективной площади антенны, эффективной площади рассеяния цели и чувствительности приемного тракта РЛС. «Теоретическая» означает, что при расчете не учитываются характеристики среды, а также интерференция электромагнитных волн, отраженных от земной поверхности и окружающих предметов. Этот и другие калькуляторы на TranslatorsCafe.com пригодятся не только инженерам и студентам технических специальностей, но и всем, кто хочет изучить технический английский, так как все они есть и в английской версии.

Пример: Рассчитать максимальную дальность действия радиолокационной станции (РЛС), если она имеет следующие характеристики: мощность в импульсе 58 МВт, эффективная площадь антенны 13 кв. м, частота 3,3 ГГц, эффективная площадь рассеяния (ЭПР) цели 0,03 кв. м, минимальная мощность сигнала на входе приемника РЛС 5×10^–12 Вт.

Входные данные

Импульсная мощность передатчика РЛС

P_tватт (Вт)киловатт (кВт)мегаватт (МВт)децибел-милливатт (дБм)децибел-ватт (дБВт)

Частота

fкилогерц (кГц)мегагерц (МГц)гигагерц (ГГц)

Коэффициент усиления антенны (линейный)

G

или Коэффициент усиления антенны (dBi)

G

или Эффективная площадь антенны

Aквадратный сантиметр (см²)квадратный метр (м²)квадратный фут² (фут²)квадратный дюйм (дюйм²)

Эффективная площадь рассеяния цели

σквадратный сантиметр (см²)квадратный метр (м²)квадратный фут² (фут²)квадратный дюйм (дюйм²)

Минимальная мощность сигнала на входе приемника РЛС

P_rмилливатт (мВт)ватт (Вт)децибел-милливатт (дБм)децибел-ватт (дБВт)

Поделиться

Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры

Twitter Facebook Google+ VK

Закрыть

Выходные данные

Максимальная дальность действия РЛС

R м

R миля

R морская миля (международная)

Для расчета введите величины в соответствующие поля, выберите британские или метрические единицы и нажмите на кнопку Рассчитать

Мощность отраженного от цели сигнала P_r на приемной антенне определяется по формуле:

где

G_t — коэффициент усиления передающей антенны,

P_t — мощность излученного сигнала,

σ — эффективная площадь рассеяния цели,

F коэффициент потерь при распространении сигнала; в вакууме и без помех этот коэффициент равен 1,

R_t — расстояние от передающей антенны до цели,

R_r расстояние от цели до приемной антенны,

Установленная в аэропорту Внуково РЛС обзора летного поля X-диапазона Terma Scanter 2001 со щелевой антенной имеет инструментальную дальность 5 км при пиковой мощности 30 кВт

A_r — эффективная площадь антенны.

Эффективная площадь приемной антенны можно выразить как

где λ — длина волны передаваемого сигнала, G_r — коэффициент усиления приемной антенны. Поскольку f = c/ λ, имеем:

Если для передачи и приема используется одна и та же антенна, то R_t = R_r и произведение R_t^²R_r^² можно заменить дальностью действия R⁴. Получаем:

или

РЛС «Монолит» (справа, ниже) и РЛС «Вымпел-А» (слева, выше), установленные на ракетном катере Р-334 «Ивановец» проекта 1241.1М. РЛС «Вымпел-А» обеспечивает сопровождение и наведение 76,2 мм артиллерийской установки на цели на дальности до 5000 м. Радиотехническая комплексная радиолокационная система «Монолит» предназначена для поиска, сопровождения, определения типов надводных целей и выдачи целеуказания. Севастополь, Россия

Решая это уравнение относительно дальности действия РЛС R, получаем классическую форму основного уравнения радиолокации:

Если для передачи и приема используется одна и та же антенна, то G_t = G_r = G. Тогда

или для вакуума и отсутствия интерференции, когда коэффициент потерь при распространении сигнала F = 1:

Эта формула и используется в нашем калькуляторе. Ее можно переписать для длины волны вместо частоты:

Максимальная дальность действия РЛС достигается в том случае, когда РЛС обнаруживает сигнал минимальной мощности на входе приемника P_r = P_min, которая ограничивается собственными шумами приемного тракта.

Приведенная выше формула была выведена для идеальных условий — распространения радиоволн в вакууме и без помех. В реальных условиях всегда имеются потери, которые ухудшают эффективность работы РЛС. В частности, это потери вследствие поглощения радиоволн в атмосфере, многолучевого распространения радиоволн и других факторов, влияющих на эффективность работы радиолокационной системы.

РЛС определения высоты цели с большой дальностью действия AN/FPS-26. Мощность в импульсе 5 МВт, несущая частота 5400–5900 МГц

Эффективность работы РЛС можно оценить по следующим факторам:

• максимальная дальность действия,
• точность измерения расстояния до цели и ее азимута,
• возможность различения нескольких целей,
• возможность обнаружения отраженного от цели сигнала при наличии помех от местных предметов, мешающих сигналов и в условиях применения противником средств радиоэлектронного подавления (РЭП),
• боевая и эксплуатационная готовность, надежность и ремонтопригодность радиолокационного оборудования

Здесь мы кратко рассмотрим основные факторы, которые влияют на эффективность работы радиолокационной системы. Мы увидим, что выбор параметров любой радиоэлектронной системы — это всегда компромисс.

Несущая частота радиопередатчика

Более высокие частоты увеличивают разрешающую способность при обнаружении целей, позволяют обнаруживать цели меньшего размера и использовать антенны меньшего размера. В то же время, с увеличением частоты увеличивается затухание сигнала, а значит и максимальная дальность действия радиолокационной системы.

Импульсная мощность

Приведенное выше основное уравнение радиолокации показывает, что дальность действия РЛС увеличивается при увеличении мощности в импульсе. Простой расчет показывает, что при удвоении мощности в импульсе дальность действия увеличивается на 25%. В то же время, это приводит к тому, что для увеличения дальности приходится использовать оборудование большего размера и большей мощности.

Физические размеры антенны

РЛС AN/SPS-43 на борту авианосца ВМС США Hornet. Эта РЛС способна обнаруживать самолеты на расстоянии до 460 км, если они летят на большой высоте

То же уравнение показывает, что точность и дальность действия РЛС зависит от коэффициента усиления и эффективной площади антенны, которые, в свою очередь, зависят от физических размеров антенны. Иногда стационарные антенны РЛС бывают очень большими. Например, антенны загоризонтных РЛС декаметрового диапазона имеют длину более километра. Параболические полноповоротные антенны диаметром и более 70 м тоже не являются чем-то необычным. Однако бывают ситуации, когда практический размер антенны ограничен. Например — в авиации.

Форма импульса

Импульсы, излучаемые радиолокационными станциями, должны иметь короткие фронты, чтобы обеспечить лучшую точность определения дальности до цели. В то же время, для обеспечения хорошей формы импульсов требуется более широкая полоса пропускания, а значит более сложное, дорогое и энергоемкое оборудование.

Длительность импульса

Чем больше длительность (ширина) импульса, тем больше дальность действия РЛС, потому что в каждом импульсе можно передать больше энергии. В то же время, короткие импульсы обеспечивают меньшее минимальную дальность действия и более высокую точность определения расстояния до цели.

РЛС «Фрегат-МА. 1» (МR-755) с фазированной активной решеткой, установленная на малом противолодочном корабле «Ейск» проекта 1124М (класс Grisha III по классификации НАТО) может обнаруживать воздушные цели на максимальном расстоянии 250 км

Частота повторения импульсов

Временной интервал между соседними излученными импульсами определяет частоту повторения импульсов. Чем выше частота повторения импульсов, тем меньше максимальная дальность действия РЛС и тем лучше точность измерения дальности и разрешение по азимуту. Между двумя импульсами должно пройти достаточно времени, чтобы отраженный сигнал мог вернуться к цели и не был заблокирован следующим передаваемым импульсом.

Ширина диаграммы направленности антенны

Более узкий луч обеспечивает большую угловую точность и большую дальность действия РЛС. В то же время, сужение диаграммы направленности антенны приводит к уменьшения числа оборотов антенны, что, в свою очередь, приводит к увеличению времени обнаружения цели.

Чувствительность и шумовые характеристики приемного тракта РЛС

Чувствительность приемного тракта РЛС определяется шумом приемника. Более чувствительные приемники обеспечивают большую дальность действия. Однако для увеличения чувствительности требуется более сложное и дорогое оборудование.

Полоса пропускания приемного тракта РЛС

Приемник с более узкой полосой пропускания обеспечивает лучшее отношения сигнал-помеха. Однако такой приемник ухудшает форму импульса и, следовательно, точность РЛС.

Размер цели

Размер цели, видимый радиолокатору, называется эффективной площадью рассеяния цели. Обычно эта величина не связана с физическими размерами цели. Она зависит от геометрии цели, а также от того, насколько хорошо материал цели поглощает электромагнитную энергию радиоволн и превращает их в тепловую энергию.

Смотри также: Калькулятор эффективной площади антенны.

Автор статьи: Анатолий Золотков

Влияние частоты сигнала на энергетику радиолинков в свободном пространстве / Хабр

Что меняется при изменении применяемого диапазона частот в радиосвязи – не всегда корректно могут сформулировать даже опытные радиолюбители. С одной стороны формула передачи Фрииса крайне проста, и обсуждать, казалось бы, нечего. С другой стороны, в этой формуле кроме явного упоминания длины волны λ, она неявно скрыта в других коэффициентах. Есть много утверждений, заметок и статей, что с более высокими частотами энергетика радиолинков хуже, не меньше есть и статей «разоблачений мифа» — мол ничем высокие частоты не хуже, учите матчасть.

Оба утверждения верны, причем верно и третье – с повышением частоты энергетика линка может значительно улучшаться. Всё зависит от сценария применения (накладываемых ограничений).

Любая передача информации, не только с помощью радиоволн, а и любых других волн (звуковых, ЭМ волн более высоких частот – т.е. света, гравитационных волн) может происходить в 3 сценариях:

1. Всенаправленное излучение и всенаправленный прием энергии.
2. Направленное (секторное, узколучевое) излучение и всенаправленный прием
3. Направленное излучение и направленный прием

В первом случае ни одна из сторон не знает местоположение в пространстве второй стороны, или не имеет средств наведения своих антенн на корреспондента.

К такому сценарию относятся практически все виды раций (военные, гражданские, авиационные), бытовые устройства (WiFi, Bluetooth, радиотелефоны, IoT, беспроводные сенсоры, телематика, брелки-отмычки), связь между спускаемым зондом и его космической станцией. Антенны обоих подвижных корреспондентов должны быть всенаправленными (изотропными) или близкими к ним.

Во втором случае, если одна из сторон стационарная и вероятное местоположение подвижного корреспондента ограничено некоторым сектором пространства – на стационарной стороне возможно применение направленной антенны, которая концентрирует энергию в избранном направлении, формируя луч (beam). Абонент подвижен, ни своего местоположения, ни положение базовой станции он не знает (или не имеет средств наведения антенн).

К такому сценарию относятся все виды обслуживания, когда стационарная базовая станция обслуживает подвижных абонентов (сотовая связь, репитеры для военных или гражданских раций, телерадиовещание на подвижных абонентов, спутниковая связь с подвижными абонентами, наземные станции космической связи обслуживающие высокоподвижные космические зонды). Антенна базовой станции имеет умеренную направленность и формирует луч для обслуживания желаемой зоны пространства. В идеале в любой точке зоны обслуживания на одинаковом расстоянии R от базы будет одинаковая плотность потока энергии Вт/м2. Антенна подвижного корреспондента должна быть всенаправленная (изотропная).

В третьем случае, если обе стороны знают о расположении другой стороны и имеют возможность направить туда свои антенны – можно существенно сэкономить энергию или увеличить скорость связи при тех же затратах энергии, за счет концентрации луча в пространстве.

К такому сценарию относятся все стационарные линии точка-точка: радиорелейные, WiFi точка-точка, радиолюбительская связь между 2 абонентами использующими направленные антенны; малоподвижные абоненты с возможностью точного позиционирования антенн на корреспондента (наземная станция космической связи и космическая станция с сервоприводами направленных антенн или двигателями позиционирования всей станции с жестко прикрепленной направленной антенной; перспективные модемы 5G mmWave или StarLink Илона Маска с автоматической настройкой луча активной фазированной решеткой АФАР; перспективные massive-MIMO модемы и базовые станции 4G/5G использующие большое количество антенн как АФАР)

Вернемся к формулам Фрииса

Здесь r (receiver) и t (transmitter) относятся к приемной и передающей антеннам, Pr/Pt – соотношение мощности на клеммах приемной антенны к мощности на передающей (больше – лучше), d – расстояние в тех же единицах измерения что и λ (например, в метрах)

Апертура антенны A (то же что «Эффективная/действующая площадь») связана с диаграммой направленности (ДН) антенны и её КНД (D = Directivity):

Для антенны в режиме приема эффективная площадь антенны (используется также термин эффективная поверхность антенны) характеризует способность антенны собирать (перехватывать) падающий на неё поток мощности электромагнитного излучения и преобразовывать этот поток мощности в мощность на нагрузке.

Независимо от типа и конструкции антенны, её апертура A и направленность D связаны математически через длину волны.

У всенаправленной (изотропной) антенны D=1 (0 dBi). Идеального изотропного излучателя на практике не существует, наиболее близким аналогом является обычный полуволновый диполь, у которого D ~1.64 (2.15 dBi)

Сравним апертуру полуволнового диполя (или его аналога – четвертьволновый штырь с противовесом), у которого КНД = 2.15 dBi

Передающая антенна во всех диапазонах формирует одинаковую, близкую к сферической, диаграмму излучения. Плотность потока мощности Вт/м² от всех источников на одинаковом расстоянии R будет одинаковая.

Но поскольку апертура приемной (тоже всенаправленной) антенны отличается на порядки, то и количество собранной энергии из той же плотности потока будет сильно отличаться.

Возьмем некий абстрактный канал связи, в котором мощность передатчика TX=1W, а чувствительность приемника -101 dBm (2 мкВ при 50 Ом нагрузке). В открытом пространстве (препятствия, поглощения, отражения, помехи здесь не рассматриваем), дальность связи составит:

В открытом пространстве (пока дальность не ограничена видимостью), увеличение частоты в 2 раза увеличивает требования к мощности передатчика в 4 раза. При одинаковой мощности передатчика, увеличение частоты в 2 раза снижает дальность тоже в 2 раза.

Именно этот эффект является доминирующим для объяснения, почему:

• CDMA/LTE-450 дальнобойнее за GSM-900, который в свою очередь дальнобойнее за GSM-1800.
• WiFi-2400 дальнобойнее за WiFi-5400
• Рации 27-40 МГц дальнобойнее за 144-174, которые в свою очередь дальнобойнее за 433-470

В сценарии №2, если на одной стороне разрешено использовать малонаправленную (секторную) антенну ситуация точно такая же как и в сценарии №1, только мощность передатчика может быть уменьшена на усиление антенны базовой станции. Поскольку требуемый сектор обслуживания не зависит от частоты, то направленность антенны БС нужна одинаковая (апертура антенны БС при этом конечно будет разной на разных диапазонах). При направленности БС 12 dBi (на 10 dB или в 10 раз больше чем у диполя 2 dBi) – выигрыш в мощности составит 10 dB (10 раз), дальность связи на мобильного абонента может быть такая же, как в предыдущей таблице, но уже при TX=0.1W. Для 5400 МГц она опять составит 25.7 км, а для 27 МГц – 5142 км.

В сценарии №3 возможны очень различные комбинации решений.

Если отбросить конструктивные ограничения и сложности, то при равной площади (апертуре) обоих антенн направленность обоих антенн D_r и D_t пропорциональна квадрату частоты. Поэтому эффективность приемной антенны останется неизменной (из одного и того же потока плотности Вт/м² будет извлечена одинаковая мощность на клеммах, независимо от частоты), а направленность передающей антенны увеличится пропорционально квадрату частоты. При увеличении частоты в 2 раза, луч станет тоньше в 4 раза, плотность потока Вт/м² в направлении на абонента увеличится в 4 раза.

При равных ограничениях на габариты/вес антенн, более высокие частоты более выгодны энергетически.

На практике же реализовать такое фундаментальное преимущество не так просто.

К антеннам с фиксированной частотно-независимой апертурой относятся только зеркальные параболические антенны. Количество энергии, которое собирает такое зеркало, не зависит от частоты, а луч диаграммы направленности становится более тонким с ростом частоты.
Но сложность в производстве параболической антенны заданного диаметра зависит не только от диаметра. Чем более высокая частота, тем более высокие требования к точности поверхности зеркала и более высокие требования к точности позиционирования и вообще жесткости всей конструкции.

С другими, незеркальными антеннами, ситуация намного сложнее. Все конструкции таких антенн могут быть описаны в частотно-независимых размерах (в лямбдах) и имеют фиксированную диаграмму направленности, присущую этому типу антенн, которая не зависит от выбранной частоты проектирования. Иными словами, например 7-элементная антенна волновой канал (Уда-Яги) будет иметь одинаковую диаграмму направленности и усиление ~10 dBi независимо на какую частоту её рассчитать: на 30 МГц или на 3000 МГц. Во втором случае её апертура будет в 10 000 раз меньше. Просто так, взять и увеличить размеры какого-то типа антенн чтобы увеличить апертуру – нельзя. Добавление каких-либо пассивных (паразитных) структур добавляет направленности очень незначительно (по сравнению с ростом габаритов) и лишь до небольших значений порядка 16 dBi (40 раз).

Дальнейшее повышение апертуры, которое соответствует направленности более 16 dBi на практике возможно только соединением многих антенн в ФАР (фазированную антенную решетку). Теоретически удвоение количества элементов в решетке может увеличивать апертуру в 2 раза, т.е. формировать в 2 раза более тонкий луч с усилением +3 dB. Но практически построение таких ФАР сопряжено с большими трудностями: сигнал от единого источника надо согласованными (по волновому сопротивлению) волноводами синфазно доставить к каждому из N элементов решетки.

Для небольшого количества элементов, например 2х2, 2х4, 3х3 такая задача решаема, а для бОльшего количества элементов она настолько сложна, что всегда проигрывает зеркальным параболическим антеннам, с помощью которых легко создается направленность 20-40 dBi, а в больших проектах (как наземные станции дальней космической связи) достигает 70 dBi (усиление параболической антенны диаметром 70 метров на частоте 5885 МГц).

Для примера рассчитаем дальность связи линии «точка-точка» с TX=1W, чувствительностью -101 dBm с парой параболических антенн диаметром D=1 метр и эффективностью использования апертуры k=60% (типичное значение для современных облучателей зеркала)

Для расчета КНД параболического зеркала воспользуемся формулой:

Увеличение частоты в 2 раза увеличивает дальность в 2 раза или позволяет применить на одной из сторон антенну с диаметром апертуры меньше в 2 раза, или с каждой стороны уменьшить диаметр антенны в SQRT(2) ~ 1,4 раза.

Требования к точности наведения луча (юстировки антенны на абонента) тоже растут пропорционально квадрату частоты.

В этой статье мы НЕ рассматриваем вообще другие вопросы, такие как отражение, дифракция, рефракция, поглощение в газах, препятствиях, атмосфере, ионосфере, шумовая и помеховая обстановка

Выводы

Повышение частоты радиосвязи может давать как преимущества так и недостатки в зависимости от сценария применения (техзадания).

В условиях подвижной безподстроечной связи низкие частоты более выгодны, т.к. апертура всенаправленной антенны пропорциональна квадрату длины волны. Увеличение длины волны в 2 раза увеличивает апертуру антенны в 4 раза. Это дает возможность или увеличить дальность в 2 раза (в условиях видимости и ограничения дальности связи по энергетическому бюджету) или снизить мощность передатчика в 4 раза при прочих равных.

По этой причине военные ранцевые, автомобильные и танковые рации продолжают проектироваться на самый низ диапазона УКВ – от 27 до 50 МГц, в то время как гражданская и коммерческая связь неумолимо осваивает всё более высокие частоты.

Полуволновый диполь (или четвертьволновый штырь с противовесом) на низких частотах более крупные, что является с одной стороны недостатком. С другой стороны именно этот недостаток и позволяет собирать из пространства больше энергии.

В условиях линий точка-точка низкие частоты тоже более выгодны во всех случаях, кроме применения параболических антенн с фиксированной апертурой. Для антенн с одинаковой направленностью апертура убывает пропорционально квадрату роста частоты. При росте частоты в 2 раза, размеры антенны того же типа уменьшаются в 2 раза (в каждом измерении, т.е. объем уменьшается в 8 раз), но расплатой за этой является снижение в 4 раза апертуры такой антенны.

А вот в линиях «точка-точка» с параболическими антеннами – наоборот переход на более высокие частоты позволяет при тех же диаметрах зеркала улучшать энергетический бюджет в 4 раза при росте частоты в 2 раза. Повышение частоты в 2 раза позволяет:

• при прочих равных увеличить дальность в условиях видимости в 2 раза
• при той же дальности уменьшить мощность излучения в 4 раза
• при прочих равных увеличить в 4 раза скорость линии

Расплатой за такое повышение являются повышенные требования к прецизионности изготовления, как самой антенны, так и механизма наведения (юстировки) на абонента.

Как измерить мощность сигнала Wi-Fi в Windows 10

Вы знаете точное место, которое имеет максимум Мощность сигнала Wi-Fi в твоем доме? Что ж, вы, вероятно, можете сказать это по количеству сплошных полос на значке Wi-Fi на панели задач. Но это может быть не лучший способ для вас. Сплошные полосы дают вам абстрактное представление о силе сигнала, но не дают точного числа или значения. Точное значение может помочь вам в анализе, а также предоставит вам результаты, которые можно использовать для повышения мощности сигнала Wi-Fi у вас дома или в офисе.

Часто даже при отличной скорости интернета потребители жалуются на проблемы со скоростью. Хотя они могут подключиться, они не получают ту скорость, которую должны получать в зависимости от скорости их интернета, предлагаемой их провайдером. Проблема может быть в толстых стенах, слабом сигнале и т. Д. В этом посте мы поделимся приложениями, которые могут вам помочь измерить мощность сигнала Wi-Fi.

Правильный способ проверить мощность сигнала Wi-Fi

Хотя легко взглянуть на количество полосок на значке Wi-Fi и понять, является ли сигнал слабым или сильным, но это не точный способ измерения силы, а лишь приблизительное значение. Некоторые из передовых приложений измеряют мощность Wi-Fi в дБм или милливаттах.

Это отрицательное измерение, которое находится в диапазоне от -30 до -90 и означает потерю мощности сигнала. Так что, если вы получаете уровень сигнала -30, это лучшее, что вы можете получить, в то время как -90 ужасно. Тем не менее, если вам интересно, какова будет идеальная мощность для потоковой передачи или чего-либо, что требует большой полосы пропускания, то это около -65 дБм.

Вы можете использовать любой из этих бесплатных инструментов для измерения мощности сигнала Wi-Fi, но сначала обязательно ознакомьтесь со всеми функциями, ограничениями и простотой использования.

1. Fing
2. Анализатор Wi-Fi
3. WifiInfoView от NirSoft
4. Команда NetSh
5. Vistumbler
6. WirelessConnectionInfo.

Помимо дБм, RSSI — еще одна единица измерения силы, но это не стандартный способ измерения. Мы привели формулу преобразования, если какое-либо программное обеспечение предлагает значения RSSI.

1]Fing

Это лучший инструмент, который вы можете найти прямо сейчас, чтобы измерить мощность сигнала, а также создать полный отчет, если у вас есть проблема с Wi-Fi. После установки инструмента перейдите в раздел инструментов, а затем запустите сканирование Wi-Fi, чтобы устранить неполадки и определить мощность каждого устройства Wi-Fi вокруг вас!

Единственное ограничение при использовании этого инструмента заключается в том, что вы можете пробовать его пять раз в день, но, поскольку он продолжает сканировать мощность сигнала в реальном времени, этого более чем достаточно. Кроме того, приложение можно бесплатно использовать на смартфонах, и если вы пытаетесь узнать уровень сигнала в определенном месте. Скачать Fing.

2]Анализатор Wi-Fi

Это бесплатный инструмент, который можно загрузить из Microsoft Store. Он может помочь вам определить проблемы Wi-Fi, найти лучший канал или лучшее место для вашего маршрутизатора / точки доступа, превратив ваш компьютер / ноутбук, планшет или мобильное устройство в анализатор беспроводной сети. Лучшая часть использования этого инструмента заключается в том, что он служит цели, не нажимая на что-либо еще. Запустите инструмент, он запросит разрешение, а затем выдаст вам результат.

Он также может анализировать и помогать вам выяснять проблемы с вашей сетью, но это относится к их премиум-сегменту. Поскольку все, что нам нужно, это мощность сигнала без каких-либо ограничений на количество проверок, это работает хорошо. Вы можете скачать из Microsoft Store

3]WifiInfoView от NirSoft

WifiInfoView использует команду NetSh в фоновом режиме, а затем преобразует ее в данные, понятные любому. Помимо этого, он также может сканировать другие маршрутизаторы по соседству и помочь вам выяснить, обеспечивает ли ваш ближайший к вам маршрутизатор нужную мощность. Вместо использования дБм он использует RSSI для измерения мощности сигнала. RSSI обозначает индикатор силы принятого сигнала. Формула для преобразования RSSI в DBM следующая

RSSI - 95 = signal strength in dBm

Итак, в моем сценарии RSSI, согласно этому инструменту, составляет -42, что равно -53 дБм, что достаточно близко.

4]Команда NetSh

Самый простой способ сделать это — ввести некоторые команды в окне CMD. Этот метод не требует установки программного обеспечения, он простой и быстрый. Убедитесь, что вы подключены к Wi-Fi, на котором хотите запустить тест сигнала.

Windows предлагает встроенную команду, которая может показать мощность сигнала. Когда вы запускаете команду NETSH, она отображает уровень сигнала в процентах. Вот как выглядит команда.

netsh wlan show interface

Это даст вам подробную информацию о беспроводной сети. Этот тип информации недоступен в центре управления сетями и общим доступом или даже в приложении настроек. Вы можете просмотреть GUID, физический адрес, состояние, SSID, BSSID, тип сети, тип радио, аутентификацию, шифр, канал, скорость приема / передачи и, что наиболее важно, сигнал. Сигнал представлен в виде процентного значения и является наиболее точным показателем силы. Вы можете запускать эту команду сколько угодно раз, и вы будете замечать изменение значений сигнала каждый раз, когда немного перемещаетесь по своему устройству.

Как вы можете видеть на изображении, 98% выглядят многообещающе, но если вы конвертируете их в дБм, это расскажет другую историю. Вот формула для преобразования процента сигнала в дБм.

dBm = (quality / 2) – 100

Таким образом, мощность сигнала 98% (качество) преобразуется в 98 / 2-100 = -51. Это соответствует отчету инструмента Fling, который оценил -50 дБм.

5]Vistumbler

Это бесплатное программное обеспечение, которое может сканировать все точки доступа вокруг вас, а затем отображать мощность сигнала, канал, MAC-адрес и другие данные. Оно похоже на программное обеспечение Nirsoft, но имеет одну особенность. Вы также можете использовать GPS в качестве одного из факторов, которые помогут вам создать карту. Однако использование его для чего-либо, кроме того, что отображается в списке, означает, что вам придется приложить немного усилий. Так что, если вы не занимаетесь техническими вопросами, пропустите его или используйте только для того, что вам нужно.

Скачать от Vistumbler и дайте нам знать, что вы о нем думаете.

6]WirelessConnectionInfo

Если вам не нравятся эти терминальные окна черного ящика, то для вас есть решение на основе графического интерфейса. WirelessConnectionInfo это бесплатное приложение, которое позволяет просматривать все сведения о беспроводной сети, к которой вы подключены. Что ж, он дает вам гораздо больше деталей, которые дал вам метод командной строки, и одна из них — мощность сигнала. Вы также можете экспортировать данные в виде отчета в формате HTML, а затем использовать их для совместного использования.

WirelessConnectionInfo, как и любой другой инструмент Nirsoft, предлагает множество визуальных настроек. Он поддерживает большинство распространенных сочетаний клавиш, и вы можете легко обновить статистику и уровень сигнала, нажав F5 на клавиатуре.

Нажмите здесь чтобы скачать WirelessConnectionInfo.

Как повысить мощность сигнала Wi-Fi

Если вам интересно, как можно улучшить силу, это обширная тема, но вот несколько основных правил, которым нужно следовать.

• Подключайтесь к точке доступа 5 ГГц, так как она обеспечивает максимальную мощность.
• Если ваш маршрутизатор не поддерживает режим 5 ГГц, лучше приобрести новый. Большинство современных роутеров его поддерживают.
• Если вы не можете приблизиться к своему основному маршрутизатору и у вас слишком много слепых зон, вы можете перейти на ячеистый маршрутизатор, такой как AmpliFi Mesh-маршрутизаторы.

Нет серебряной пули, чтобы получить максимальную силу, но это должно помочь. Ethernet всегда служит для обеспечения максимальной скорости, но в таком случае может оказаться невозможным использовать его постоянно. Я надеюсь, что указанное в публикации программное обеспечение помогло вам определить мощность сигнала Wi-Fi.

Вот так вы можете узнать точную мощность сигнала Wi-Fi-соединения. Вы можете использовать описанные выше методы, чтобы найти лучшее место в вашем доме или офисе. Или эти методы можно использовать, чтобы найти лучшее место для установки нового маршрутизатора Wi-Fi. Вы можете держать компьютер в неподвижном состоянии, перемещать маршрутизатор и смотреть, как изменяется сигнал. Есть бесконечные возможности того, как вы хотите использовать эти методы для своего спасения.

КОНЧИК: Homedale для Windows 10 позволяет управлять мощностью Wi-Fi.

Что такое дБм и как это связано с сигналом сотовой связи?

Полосы сотового телефона и дБм

У вас отличный сигнал сотовой связи – 4 полосы в 4G! Это лучшее, что вы можете получить, верно? Мы исходим из ложного предположения, что чем больше у вас баров, тем лучше для вас. Хотя мы пришли к выводу, что чем больше полосок освещено, тем лучше, правда в том, что количество полосок на вашем телефоне может быть не лучшим показателем силы сигнала. дБм — лучший способ измерения сигнала. Мы собираемся объяснить концепцию и математику дБ и дБм, как это связано с сигналом сотового телефона, как действительно измерить уровень сигнала с помощью настроек или простого приложения на вашем телефоне, и, наконец, как это связано с технологией усиления сотового сигнала.

Мы предлагаем полные комплекты усилителя сигнала сотовой связи для любой ситуации:

Дом или небольшой офис

Автомобиль, грузовик, жилой дом, лодка

Коммерческие здания

Что такое дБ?

Децибел или дБ — это стандарт, используемый для измерения интенсивности звука или уровня мощности электрического сигнала путем сравнения его с заданным уровнем по шкале. Он также используется для отображения увеличения или уменьшения уровня сигнала. Шкала децибел увеличивается на десять; каждое увеличение на 10 дБ по шкале эквивалентно 10-кратному увеличению интенсивности. Существуют расчеты, показывающие соотношение мощности и напряжения: дБ = 10 x log10 (выходная мощность/входная мощность). Мы собираемся сохранить вещи довольно простыми здесь. Усилители вызывают прирост мощности, измеряемый в дБ и являющийся положительным числом. Кабели вызывают потерю мощности, измеряемую в дБ и являющуюся отрицательным числом. Еще одна вещь, которую следует отметить, это то, что децибелы используются для обработки очень больших или очень маленьких чисел. Так, например, 1 000 000 переводится в 60 дБ, а 0,000001 = -60 дБ. Это будет иметь смысл всего через минуту. Самое важное, что нужно помнить, это то, что дБ — это отношение, а не конкретное измерение.

Что такое дБм?

дБм означает децибелы на милливатт. В то время как дБ является выражением усиления и не имеет размера, значение дБм является конкретным измерением уровня мощности. Он используется для определения мощности сигнала в проводах и кабелях на радио- и звуковых частотах. дБм измеряется очень малыми значениями. Формула для расчета измерения дБм: 10 x log (мощность сигнала на милливатт). Уровень сигнала измеряется в дБм и является наиболее точным доступным измерением.

Напомним, что мы используем дБ при выражении отношения между двумя значениями и дБм при определении точной мощности. Мы можем использовать и то, и другое в таких расчетах: если ваш сигнал снаружи использует -90 дБм, а у вас есть система усилителя, рассчитанная на 70 дБ, то у вас будет сигнал, излучаемый на уровне -20 дБм, или мощности достаточно для примерно 3000 квадратных футов. Это число важно при выборе усилителя сигнала, как вы узнаете чуть позже.

Если вам нужно еще более конкретное представление о том, как звучит децибел, вот таблица, показывающая распространенные звуки, измеряемые в дБ.

Что такое хороший сигнал?

Вышка сотовой связи излучает сигнал. Когда сигнал уходит от башни, он ухудшается или ослабевает. На сигнал также влияют любые препятствия на пути, такие как здания или деревья. Когда вы находитесь рядом с вышкой, сигнал довольно сильный. К тому времени, когда он достигает вашего дома, он имеет более низкий дБм. Сигнал выше -70 дБм, измеряемый в дБм, считается отличным сигналом во всех сетях. Плохой сигнал будет составлять -100 дБмВт или хуже в сетях 3G и -110 дБмВт или хуже в сетях 4G. Важно провести измерения в нескольких областях, чтобы определить, где у вас самый сильный сигнал. При размещении маршрутизатора или модема Wi-Fi проверьте уровень сигнала и разместите устройство в этом конкретном месте.

Как мощность сигнала связана с полосами на моем мобильном телефоне?

Вот где немного сложно поверить полосам сотового телефона. Сотовый телефон или полосы сигнала являются субъективными и обычно показывают относительную силу доступного сигнала. Тип мобильного телефона, который у вас есть, а также производитель могут влиять на количество подсвечиваемых полос. Вы и еще кто-то можете сидеть в одной комнате, у вас 3 бара, а у него 4. Вы пользуетесь одним и тем же сотовым оператором, но, например, у одного из вас iPhone, а у другого Android. Если вы посмотрите на дБм, это может быть то же самое. Apple, в частности, печально известна тем, что «завышает» значение полос на своих мобильных телефонах, поэтому важно знать, что такое dBm.

Вот еще один пример: предположим, что ваш мобильный телефон имеет 5 полосок обслуживания в 3G или 1X. На самом деле это означает, что мощность вашего сигнала превосходна примерно на уровне -70 дБм. Теперь у вас есть 5 полосок в 4G/LTE. Кажется намного лучше, правда? Не обязательно. Отличный уровень сигнала для 4G составляет около -90 дБм. В этом случае у вас может быть более сильный сигнал с 3G! Проверьте дБм, чтобы увидеть, какова ваша сила на самом деле.

Как определить уровень сигнала дБм моего телефона?

На телефонах Android мощность сигнала можно найти в меню «Настройки». Нажмите О телефоне, выберите Статус (или Статус SIM-карты).

Сигнал указан в дБм и ASU. ASU означает произвольную единицу мощности и представляет собой значение, пропорциональное мощности принятого сигнала, измеренной мобильным телефоном. Его можно перевести в дБм, но существуют разные формулы в зависимости от того, используете ли вы сети 2G, 3G или 4G.

iPhone имеет Приложение для полевых испытаний для доступа и предоставит вам ту же информацию, что и выше.

Довольно легко измерить уровень сигнала с помощью приложения на телефоне. Мы рекомендуем приложение Network Cell Info Lite для телефонов Android.

Это приложение даст вам массу информации. Вы заметите, что мощность сигнала постоянно меняется. Я нахожу страницу карты забавной, потому что могу объехать и посмотреть, где сигнал сильнее всего. Если я нахожусь в горах и мне нужно позвонить, я могу дождаться отрыва с большим уровнем сигнала. Это также отличное приложение для принятия решения о том, где разместить маршрутизатор или усилитель сигнала в вашем доме, чтобы начать с самого сильного сигнала.

Итак, в офисном здании вы можете увидеть, что у вас есть 4G/LTE с 3-4 барами обслуживания. Приложение показывает два показания: обслуживающая вышка сотовой связи показывает -94 дБм, а следующий самый сильный сигнал составляет -102 дБм. Скажем, ваш офис бетонный, без окон и с множеством кабинок. В здании также может быть куча усилителей или другие объекты, создающие электрические помехи. В результате сигнал здесь не всегда хороший, если вы не подключены к Wi-Fi. Я также проверил это у себя дома в сельской местности, он показывает -95 дБм с примерно 2 барами. Мой дом получает нормальное обслуживание, но оно непоследовательно и исчезает. Мой дом — отличный кандидат на усилитель сигнала.

Усилители сигнала сотового телефона, относящиеся к дБм

По своей конструкции усилители сигнала сотового телефона принимают сигнал, достигающий вашего устройства или дома, и усиливают его до 32 раз. Вам нужно начать с того, что в ваш дом приходит какой-то сигнал, даже если он слабый. Если вы тестируете сигнал и он составляет -95 дБм, это довольно слабый сигнал. дБм определяется коэффициентами 3 и 10. Мощность сигнала удваивается каждые 3 дБм. Например, сигнал -30 дБм в два раза мощнее, чем сигнал -33 дБм, а сигнал -84 дБм в 4 раза мощнее, чем -9.сигнал 0 дБм. Возвращаясь к исходному сигналу -95 дБм, который у вас есть. Если вы усилите этот сигнал до -92 дБм, вы просто удвоите мощность сигнала. Если вы дойдете до -89 дБм, вы только что увеличили мощность своего сигнала в 4 раза. Не нужно много усиления, чтобы получить большую разницу в мощности сигнала.

Усилители сигнала сотовой связи покрывают определенную площадь в квадратных футах. Усилитель мощностью -20 дБм может покрыть около 3000 квадратных футов вашего дома. Мы сделали этот расчет ранее, относящийся к дБ и дБм. Усилители сигналов утверждают, что уровень сигнала в 32 раза выше вашего текущего сигнала. Это берет плохой сигнал и делает его отличным.

Что мне делать со всей этой информацией?

Теперь, когда вы знаете, как проверить мощность сигнала, у вас также есть достаточно информации, чтобы изучить варианты усиления этого сигнала, если его недостаточно для вашего использования. У вас есть знания, чтобы исследовать свой дом в поисках лучшего места для установки маршрутизатора или усилителя сигнала, чтобы наилучшим образом оптимизировать доступный сигнал сотового телефона.

---

Свяжитесь с нами

Мы здесь, чтобы помочь вам с любыми проблемами, которые могут возникнуть из-за плохого сигнала сотовой связи. Свяжитесь с нами сегодня или позвоните нам по телефону 1-800-470-6777.

Понимание расчета дальности беспроводной связи | Electronic Design

Загрузите эту статью в формате .PDF

Одним из ключевых расчетов в любой беспроводной конструкции является диапазон, максимальное расстояние между передатчиком и приемником для нормальной работы. В этой статье определяются факторы, связанные с расчетом дальности, и показано, как оценить дальность, чтобы обеспечить надежную связь.

Почему фактический диапазон может не совпадать с заявленным диапазоном

Вы когда-нибудь покупали беспроводную радиостанцию ​​для встраиваемого проекта и обнаруживали, что не достигли радиочастотного (РЧ) диапазона, указанного в техническом описании? Почему это? Вероятно, это связано с различиями между тем, как поставщик измерил дальность, и тем, как вы используете радио.

Поставщики обычно определяют диапазон, определяя его эмпирическим путем на основе реальных испытаний или путем расчета. Любой подход хорош, если вы учитываете все переменные. Однако эмпирическое решение может выявить реальные ситуации, которые не учитываются расчетами.

Прежде чем мы сравним подходы, давайте определим несколько терминов, чтобы понять цифры производителя или соответствующие переменные для диапазона.

Расчеты мощности и дБм

ВЧ-мощность чаще всего выражается и измеряется в децибелах с опорным милливаттом или дБм. Децибел — это логарифмическая единица, представляющая собой отношение мощности системы к некоторому эталону. Значение в децибелах, равное 0, эквивалентно отношению 1. Децибел-милливатт — это выходная мощность в децибелах по отношению к 1 мВт.

Поскольку дБм основан на логарифмической шкале, это абсолютное измерение мощности. При каждом увеличении на 3 дБм выходная мощность увеличивается примерно вдвое, а каждое увеличение на 10 дБм соответствует десятикратному увеличению мощности. 10 дБм (10 мВт) в 10 раз мощнее 0 дБм (1 мВт), а 20 дБм (100 мВт) в 10 раз мощнее 10 дБм.

Вы можете преобразовать мВт в дБм, используя следующие формулы:

P(дБм) = 10 · log ₁₀ (P(мВт))

P(мВт) = 10 ^{(P(дБм)/10)}

Например, мощность 2,5 мВт в дБм:

дБм = 10log2,5 = 3,979

или около 4 дБм. Значение дБм, равное 7 дБм в мВт мощности:

P = 10 ^7/10 = 10 ^0,7 = 5 мВт

Потери в тракте

радиоволна распространяется на большое расстояние. Основным фактором потерь на трассе является уменьшение мощности сигнала на расстоянии самих радиоволн. Радиоволны подчиняются закону обратных квадратов плотности мощности: плотность мощности пропорциональна обратному квадрату расстояния. Каждый раз, когда вы удваиваете расстояние, вы получаете только одну четвертую мощности. Это означает, что каждое увеличение выходной мощности на 6 дБм удваивает достижимое расстояние.

Помимо мощности передатчика, еще одним фактором, влияющим на дальность, является чувствительность приемника. Обычно выражается в –дБм. Поскольку и выходная мощность, и чувствительность приемника указаны в дБм, вы можете использовать простое сложение и вычитание для расчета максимальных потерь на трассе, которые могут возникнуть в системе:

Максимальные потери на трассе = мощность передачи – чувствительность приемника + усиление – потери

Коэффициенты усиления включают любые усиления, возникающие в результате использования направленных передающих и/или приемных антенн. Усиление антенны обычно выражается в дБи относительно изотропной антенны. Потери включают затухание в фильтре или кабеле или известные условия окружающей среды. Это соотношение можно также сформулировать как бюджет канала, который представляет собой учет всех выигрышей и потерь системы для измерения мощности сигнала в приемнике:

Принимаемая мощность = мощность передачи + усиление – потери

Цель состоит в том, чтобы принимаемая мощность превышала чувствительность приемника.

В свободном пространстве (в идеальных условиях) закон обратных квадратов является единственным фактором, влияющим на дальность. Однако в реальном мире радиус действия также может быть ограничен другими факторами:

• Препятствия, такие как стены, деревья и холмы, могут привести к значительной потере сигнала.

• Вода в воздухе (влажность) может поглощать радиочастотную энергию.

• Металлические предметы могут отражать радиоволны, создавая новые версии сигнала. Эти множественные волны достигают приемника в разное время и деструктивно (а иногда и конструктивно) интерферируют друг с другом. Это называется многолучевым распространением.

Поле затухания

Существует множество формул для количественной оценки этих препятствий. Однако, публикуя значения дальности, производители часто игнорируют препятствия и указывают только дальность прямой видимости (LOS) или идеальную дальность пути. Справедливости ради производитель, невозможно знать все среды, в которых может использоваться радио, поэтому невозможно рассчитать конкретный диапазон, которого можно достичь. Производители иногда включают в свои расчеты запас на выцветание, чтобы предусмотреть такие условия окружающей среды. Таким образом, уравнение для расчета расстояния принимает следующий вид:

Максимальные потери на трассе = мощность передачи – чувствительность приемника + усиление – потери – запас на замирание

Запас на замирание – это допуск, который разработчик системы включает для учета неизвестных переменных. Чем выше запас на затухание, тем лучше будет общее качество связи. Если запас на затухание установлен равным нулю, бюджет канала по-прежнему действует, только в условиях прямой видимости, что не очень практично для большинства проектов. Величина запаса на затухание, которую необходимо включить в расчет, зависит от среды, в которой предполагается развертывание системы. Запас на затухание 12 дБмВт — это хорошо, но лучше от 20 до 30 дБмВт.

В качестве примера предположим мощность передачи 20 дБм, чувствительность приемника –100 дБм, усиление приемной антенны 6 дБи, усиление передающей антенны 6 дБи и запас на затухание 12 дБ. Потери в кабеле незначительны:

Максимальные потери на пути = мощность передачи – чувствительность приемника + усиление – потери – запас на затухание

В – максимальные потери на пути = 20 – (–100) + 12 – 12 = 120 дБ

Один раз на максимальном пути потеря найдена, диапазон можно найти по формуле:

Расстояние (км) = 10 ^{(максимальные потери на трассе – 32,44 – 20 log(f))/20}

, где f = частота в МГц. Например, если максимальные потери на трассе составляют 120 дБ на частоте 2,45 ГГц или 2450 МГц, диапазон будет следующим:

Расстояние (км) = 10 ^{(120 – 32,44 – 67,78)/20} = 9,735 км

На рис. 1 показано соотношение между максимальными потерями на трассе и дальностью на частоте 2,45 ГГц.

1. Кривая показывает взаимосвязь между бюджетом линии или максимальными потерями на пути в дБм и предполагаемой дальностью в километрах.

Интерпретация эмпирических результатов

Несмотря на то, что эмпирические методы очень полезны при определении диапазона, часто трудно достичь идеальной LOS для реальных измерений и трудно понять, какой запас на затухание должен быть заложен в систему. Результаты измерений могут помочь определить проблемы, выходящие за рамки распространения РЧ, которые могут повлиять на дальность действия системы, такие как многолучевое распространение, помехи и поглощение РЧ. Но не все тесты в реальном мире одинаковы, поэтому измерения в реальном мире должны использоваться в первую очередь для подтверждения значений бюджета канала, рассчитанных выше.

Факторы, которые могут повлиять на диапазон, достигнутый в эмпирическом тесте, включают усиление антенны, высоту антенны и помехи. Усиление антенны является ключевым источником усиления в системе. Часто производители сертифицируют свои радиостанции для работы с различными типами антенн, от Yagi с высоким коэффициентом усиления и патч-антенн до всенаправленных антенн с более умеренным коэффициентом усиления. Важно убедиться, что тесты проводились с тем же типом антенны, с которой вы сейчас используете радиостанцию. Замена антенны на 6 дБм на антенну на 3 дБм как на стороне передачи, так и на стороне приема вызовет разницу в 6 дБм в бюджете канала и уменьшит дальность вдвое.

Высота антенны и зона Френеля

Высота антенны — еще одна проблема, связанная с эмпирическими измерениями. Увеличение высоты антенны делает две основные вещи. Во-первых, это может помочь вам преодолеть любые возможные препятствия, такие как автомобили, люди, деревья и здания. Во-вторых, это может помочь получить ваш истинный путь сигнала RF LOS с зазором не менее 60% в зоне Френеля.

Зона Френеля представляет собой эллипсоид между передатчиком и приемником, площадь которого определяется длиной волны сигнала. Это рассчитанная площадь, которая стремится учесть блокировку или дифракцию радиоволн. Он используется для расчета надлежащего зазора, который сигнал должен иметь вокруг препятствий для достижения оптимальной мощности сигнала. Общее эмпирическое правило состоит в том, чтобы траектория прямой видимости была свободна от препятствий, высота которых не превышает 60% высоты антенны.

Кривизна Земли также может повлиять на LOS для беспроводных соединений дальнего действия. В таблице приведены некоторые примеры воздействия, когда высота Земли в средней точке трассы связи не учитывает холмы или другие особенности рельефа, а высота антенны обеспечивает сигнал, который составляет не менее 60 % в зоне Френеля.

Во многих практических условиях ваши приемопередатчики могут работать с меньшей высотой антенны, но стоит поспорить, что производители размещают свои антенны на соответствующей высоте. Для вашего приложения вы должны стремиться иметь подходящую высоту антенны для достижения наилучшего диапазона. На рис. 2 показано, как расстояние пути, высота препятствия и высота антенны связаны с зоной Френеля.

2. Желаемая высота антенны определяется по высоте препятствия и с учетом запаса 60% для компенсации условий зоны Френеля.

Наконец, шум и помехи могут отрицательно сказаться на радиусе действия беспроводной системы. Шум нельзя контролировать, но его следует учитывать в диапазоне, если он является проблемой. В промышленных, научных и медицинских (ISM) диапазонах частот от 902 до 928 МГц (Северная Америка) и 2,4 ГГц (по всему миру) часто можно ожидать помех, но их учет затруднен. Изготовители могут проводить эмпирические испытания только при отсутствии помех. Вполне вероятно, что в вашей среде больше помех, чем было во время тестирования производителя.

Резюме

Как узнать, применим ли к вашей системе диапазон, заявленный производителем, при таком количестве переменных в системе? Часто невозможно узнать, проводились ли тесты эмпирически или были рассчитаны числа диапазона. В любом случае, анализируя максимальную мощность передачи и чувствительность приемника, вы можете создать базовый уровень для сравнения одной радиостанции с другой. Используя эти числа вместе с установленным запасом на затухание и любым усилением из-за антенн или потерь из-за ВЧ-кабелей, вы можете рассчитать максимальный бюджет канала. Затем используйте приведенное выше уравнение расстояния, чтобы рассчитать собственный диапазон. Для различных радиоустройств это должно стать хорошей отправной точкой для сравнения двух или трех систем, отвечающих вашим потребностям.

Чтобы понять, будут ли радиостанции работать в вашем приложении, вы должны стремиться к точным реальным тестам, которые могут учитывать высоту антенны, многолучевое распространение, помехи и препятствия. Откладывание реальных испытаний вашего приложения и использование только дословных данных производителя может привести к тому, что вы спросите: «Каков мой диапазон?»

Крис Дауни работает в Laird Technologies с 2007 года. Он отвечает за проектирование сети и устранение неполадок в сети передачи данных уровня 1, а также системное администрирование в общенациональной корпоративной сети. Ранее он был инженером по внедрению встроенных беспроводных модулей. В настоящее время он является менеджером по продуктам для беспроводных модулей на предприятии в Ленексе, штат Канзас. Он имеет степень бакалавра в области электротехники.  

Какова реальная мощность сигнала сотовой связи?

Обновлено 18 июля 2022 г.

Сигнальные полосы не имеют смысла

Сигнальные полосы не являются точным измерением силы сигнала, принимаемого вашим мобильным телефоном. В то время как они делают что-то указывают на качество вашего приема, не существует отраслевого стандарта для « столько сигнал равен столько полос» — каждый производитель сотовых телефонов использует свои собственные расчеты. При размещении рядом друг с другом телефоны двух разных марок в одной и той же сотовой сети могут отображать разное количество полос.

Взгляните на панель уведомлений в верхней части экрана этого Android-смартфона: Индикатор сигнала (обведен красным) показывает 4 полосы. Большинство людей сказали бы, что это очень хороший сигнал. Но так ли это?

Уровень сигнала сотовой связи

фактический измеренный

Сигнал, принимаемый вашим телефоном от вышки сотовой связи, измеряется в децибел-милливаттах ( дБм ), единица измерения электрической мощности в милливаттах ( мВт ), выраженная в децибел ( дБ ) шкала. Есть три вещи, которые вам нужно знать о децибел-милливаттах:

1. 1 милливатт (1 мВт) равен 0 децибел-милливаттам (0 дБм). Поскольку сотовые телефоны принимают и передают с использованием гораздо меньшей мощности, чем 1 милливатт (часто до 0,00000000001 мВт или меньше), мощность сигнала сотовой связи меньше 0 дБм и поэтому измеряется отрицательными числами .
   Чем ближе вы подходите к 0 дБм, тем сильнее сигнал; например, −70 дБм сильнее, чем −90 дБм, -95 дБм сильнее, чем -105 дБм, и так далее.
2. The decibel-milliwatt scale is logarithmic , meaning that every 10 dBm is a tenfold change in milliwatts:
   

   −50 dBm

   0.00001 mW

   −60 dBm

   0.000001 mW

   −70 dBm

   0,0000001 МВт

   -80 дБм

   0,00000001 МВт

   -90 дБм

   0,000000001 МВт

   -100 дБм

   0,0000000001 МВт

   9000 -100

   0,0000000001 МВт

   -1000005

   −110 дБм

   0,00000000001 мВт

   −120 дБм

   0,000000000001 мВт

   Таким образом, −80 дБм — это 90 171 10 раз 90 172 уровня сигнала −90 дБм, 90 171 100 × 90 172 уровня сигнала −100 дБм и 90 171 1 000 кратного 90 172 уровня сигнала −110 дБм.
3. Любое изменение уровня сигнала — усиление или ослабление — указывается в децибелах (дБ). Если уровень сигнала внешней сотовой связи составляет −110 дБм, а в автомобиле используется усилитель сигнала сотовой связи, обеспечивающий усиление 50 дБ, вы получите сигнал −60 дБм* (–110 дБм + 50 дБ = -60 дБм). дБм).

* Плюс любое усиление сигнала от антенн за вычетом потери сигнала от коаксиальных кабелей и расстояния между телефоном и внутренней антенной усилителя.

Что считается «хорошим» сигналом сотовой связи?

Сила сигнала сотовой связи 4G и 5G измеряется с использованием RSRP (мощность принимаемого эталонного сигнала ). Превосходный уровень сигнала по шкале RSRP — это что-то более сильное, чем около -85 дБм; плохой уровень сигнала меньше −115 дБм:

−80 dBm

Excellent

−90 dBm

Very good

−100 dBm

Good

−110 dBm

Fair

−120 dBm

Poor

−130 dBm

None

Если вы получаете RSRP менее −120 дБм, у вас, вероятно, возникнут трудности с телефонными звонками, отправкой или получением текстовых сообщений или использованием интернет-данных.

Другим фактором, о котором следует помнить, является качество вашей сотовой связи — сколько полезного сигнала вы получаете по сравнению с количеством 0171 помехи или шум (нежелательные помехи сигнала). Есть способы измерить качество сигнала сотовой связи — см. статью в нашей базе знаний, чтобы узнать больше об этом, — но важно знать, что у вас может быть сильный сигнал сотовой связи, но при этом медленные данные и пропущенные вызовы из-за низкого качества сигнала.

Инструкции для Android

Если у вас смартфон на Android, посмотрите в настройках телефона Сила сигнала .

Где именно это находится, зависит от модели телефона, но обычно это где-то в настройках телефона; possible locations include:

• Settings >  About Phone >  Status >  Signal Strength
• Настройки >  О телефоне >  Статус >  Состояние SIM-карты > Уровень сигнала
• Settings >  System >  About Phone >  Status >  Sim Status >  Signal Strength

Вот несколько примеров телефонов Android в нашем офисе. (Обратите внимание, что показания RSRP в дБм почти идентичны, но количество столбцов различается.)

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

В магазине Google Play также есть много приложений для Android, которые будут отображать уровень сигнала вашего телефона. Одно из них, которое мы рекомендуем, — это Network Cell Info Lite, бесплатное приложение с поддержкой рекламы, которое показывает уровень вашего сигнала RSRP в центре экрана, похожего на приборную панель Датчик :

Ссылки на стороннее программное обеспечение предоставляются «как есть», без каких-либо явных или подразумеваемых гарантий, и такое программное обеспечение следует использовать на свой страх и риск. Powerful Signal не несет ответственности за любые убытки, которые могут возникнуть в связи с загрузкой, установкой или использованием такого программного обеспечения.

Инструкции для iPhone

Получение показаний мощности сотового сигнала на iPhone возможно, если ваш оператор связи и чипсет в вашем телефоне поддерживают эту функцию.

Наберите 3001#12345# и нажмите кнопку Позвонить по номеру :

Это переведет ваш iPhone в режим полевых испытаний . Вы увидите один из экранов ниже:

Если ваш экран

Field Test Mode выглядит так (#1):

Коснитесь элементы списка меню вверху.

Под RAT ,
коснитесь Информация о соте .

Найдите показание рядом с RSRP .

Вы можете закрепить показания RSRP на панели управления в режиме полевых испытаний, нажав синий значок закладки справа от значения RSRP.

Чтобы выйти из режима полевых испытаний, проведите вверх или коснитесь ◀ Телефон в верхнем левом углу экрана.

Если экран

Field Test Mode выглядит следующим образом (#2):

Коснитесь элементов списка вверху, затем коснитесь Попытка Рах .

На следующем экране найдите показание рядом с rsrp .

Чтобы выйти из режима полевых испытаний, проведите вверх или коснитесь ◀ Телефон в верхнем левом углу экрана.

Если экран

Field Test Mode выглядит так (#3):

Прокрутите вниз до LTE — Serving Cell Meas и найдите показание рядом с Rsrp0 .

Чтобы выйти из режима полевых испытаний, нажмите ◀ Телефон в верхнем левом углу экрана.

Сигнал вашей сотовой связи будет колебаться

Сила сигнала, который вы получаете от вышки сотовой связи, будет постоянно увеличиваться и уменьшаться, даже если вы не двигаетесь. Стоя на месте, вы обычно увидите колебания в ± 5 дБ. В основном это связано с пользовательская нагрузка на вышку сотовой связи — мощность антенны вышки должна быть распределена по всем подключенным устройствам. Время пиковой нагрузки (час пик, обеденный перерыв и т. д.) может привести к заметному снижению энергопотребления для всех пользователей.

Из-за меняющихся нагрузок уровень сигнала от вышки сотовой связи к вашему телефону постоянно меняется. Если сигнал вашей сотовой связи составляет −110 дБм RSRP, вы, вероятно, сможете позвонить без каких-либо проблем. Если ваш сигнал –110 дБм упадет до –120 дБм RSRP из-за нагрузки на вышку, вы можете сбросить вызов, но сможете повторно набрать и снова подключиться через несколько секунд.

• Зафиксируйте сотовый сигнал в вашем маленьком офисе.
• Почините сотовый сигнал в вашем доме.
• Исправить сотовый сигнал в вашем автомобиле.

Физические барьеры блокируют сотовую связь

Можно находиться рядом с вышкой сотовой связи, но при этом принимать слабый сигнал сотовой связи. Многие строительные материалы, в том числе бетон, металл, низкоэмиссионное стекло, дерево и штукатурка, отражают или поглощают частоты сотовой связи, не позволяя им проникнуть в здание и достичь вашего телефона. Штукатурка с проволочной сеткой, металлические крыши, большие бревна и пароизоляция на чердаках также препятствуют сотовому сигналу, как и большое бетонное здание между вами и вышкой сотовой связи.

Если вы находитесь на улице, густой лес и холмы уменьшат или заблокируют сигнал сотовой связи. Низкие участки вокруг озер, рек и оврагов также могут испытывать проблемы — там — это сигнал , но он проходит над вашей головой.

Плотные городские районы с высокими зданиями имеют другой набор проблем: иногда верхние этажи зданий, сорок или пятьдесят этажей, не могут получить надежный сигнал сотовой связи, потому что антенны вышек сотовой связи нацелены на более низкие высоты.

В таких ситуациях усилитель сигнала сотовой связи для дома, офиса или автомобиля может решить ваши проблемы с приемом.

Ограничения по частоте и технологии

Различные частоты сотовой связи распространяются на более короткие или большие расстояния. Сотовая передача в более низких диапазонах частот (700 МГц LTE и 850 МГц CLR) более чем в два раза превышает дальность передачи в более высоких сотовых частотах (1900 МГц PCS и 1700 / 2100 МГц AWS).

Низкочастотные сотовые частоты могут передаваться на большие расстояния, при этом самые низкие частоты имеют самый большой радиус действия. (Нажмите, чтобы увеличить.)

Более медленные низкочастотные передачи также легче проникают в строительные материалы, чем более быстрые высокочастотные передачи. Возможно, вы сможете получить более медленную сотовую связь на частоте 700 МГц внутри большого здания в центре города, но не сможете получить более быструю услугу PCS или AWS, потому что эти более высокочастотные полосы не могут проходить через бетонный фасад здания.

Если вы сможете определить, какие частоты использует ваш оператор связи в вашем районе, возможно, вы сможете обнаружить причину проблем с приемом, которые у вас возникают. (Мощный сигнал может помочь вам в этом; позвоните нам или напишите нам для получения помощи. )

Преобразование мощности сигнала в дБм в проценты в WiFi Explorer

Перейти к содержимому

Предыдущий Следующий

WiFi Explorer, как и другие инструменты для сканирования беспроводных сетей, позволяет отображать уровень сигнала в дБм или в процентах. Цель этого блога — описать этот процесс преобразования в WiFi Explorer. Это также должно помочь понять, почему процентные значения в WiFi Explorer могут выглядеть так по-разному, когда мы сравниваем их со значениями, которые мы видим в других инструментах.

Прежде чем мы начнем обсуждать, как работает преобразование, давайте зададим себе следующий вопрос: когда мы говорим, что мощность сигнала сети составляет 75%, что это означает? Предположим на мгновение, что это значение представляет собой процент передаваемой мощности, при которой принимается сигнал. Таким образом, если точка доступа передает, например, 100 мВт, 90 % будет означать, что передаваемый сигнал принимается при 90 мВт, 80 % — при 80 мВт и т. д. К сожалению, это не так.

Из-за физики и закона обратных квадратов Исаака Ньютона сигналы очень быстро затухают всего в нескольких метрах от передатчика, и они всегда будут измеряться ниже 1 мВт на приемнике, что делает непрактичным использование процентных значений таким образом. Фактически, именно по этой причине вместо этого мы используем dBm. дБм — это единица сравнения, и мы используем ее для сравнения сигнала с мощностью 1 милливатт. Это позволяет выражать как очень большие, так и очень маленькие значения в краткой форме:

Мощность (дБм)	Мощность (мВт)
-40	0,0001
-30	0,0010
-20	0,0100
-10	0,1000
0	1.0000
10	10.0000
20	100.0000
30	1000.0000
40	10000.0000

Вы можете преобразовать значения MilliWatts в DBM, используя формулу:

P _DBM = 10 x log ₁₀ ^{(P _MW )}

В Intecter -nacker. вы должны использовать:

P _мВт = 10 ^{(P _дБм /10)}

В контексте сетей 802.11 сигнал, полученный на уровне -40 дБм (0,0001 мВт), будет считаться очень сильным сигналом, в то время как сигнал, полученный на уровне -80 дБм (0,00000001 мВт), будет считаться очень слабым. Теперь вы можете сделать вывод, что чем ближе значение дБм к 0, тем сильнее сигнал. Кроме того, на практике типичные измерения дБм находятся в диапазоне примерно от -20 до -9.5 дБм. Чтобы увидеть мощность сигнала до -20 дБм, вы должны находиться в непосредственной близости от точки доступа, но, с другой стороны, насколько слабый сигнал может быть «услышан» приемником, будет зависеть от чувствительности приемника и уровня шума (уровень шума). фоновый шум).

В этот момент кажется естественным выполнить простое однозначное преобразование для выражения значений дБм в процентах, например: 0 дБм = 100%, -1 дБм = 99%, -2 дБм = 98%, … , -98 дБм = 2 %, -99 дБм = 1 %, отсутствие сигнала = 0 %. Мы даже можем настроить модель так, чтобы она учитывала только тот диапазон значений дБм, который мы ожидаем увидеть на практике. Например, если предположить, что максимальная мощность сигнала составляет -20 дБм, а минимальная мощность сигнала -85 дБм, то процентное значение можно рассчитать с помощью линейной интерполяции следующим образом:

процентов = 100 x (1 – (P _{дБм_макс.} – P _{дБм_} ) / (P _{дБм_макс.} – P _{дБм_мин.} ))

Проблема с этим подходом заключается в том, что РЧ-сигналы распространяются нелинейно. ! Рассмотрим, например, значение принятого сигнала -40 дБм. Если мы используем линейную модель, то это будет эквивалентно 60% мощности сигнала, что будет считаться не очень сильным сигналом, но на самом деле это так. При -40 дБм не только сильный сигнал, но и ваша сеть может достигать очень высоких скоростей передачи (при условии идеальных условий). Поэтому использование линейной модели нецелесообразно.

Если линейная модель не подходит, как выполняется преобразование в WiFi Explorer? Несколько лет назад, исследуя преобразование дБм в проценты и способы его реализации в WiFi Explorer, я наткнулся на этот документ под названием «Качество сигнала в процентах для IPW2200». В этом документе автор описывает различные модели преобразования: линейную модель, которую мы только что обсуждали, справочные таблицы, основанные на восприятии производительности сети при различных уровнях сигнала (отлично, очень быстро, медленно, без связи и т. д.) и квадратичные модели. Описанные таблицы поиска очень субъективны (то, что воспринимается как «быстрое» для вас, может не быть таким же для других), но квадратичные модели, по-видимому, обеспечивают математическое и последовательное сопоставление между дБм, процентными значениями и ожиданиями пользователя в отношении качества сигнала. сеть с разным уровнем сигнала.

WiFi Explorer использует квадратичную модель, полученную из реализации драйвера IPW2200. Параметры модели были скорректированы на основе моих собственных наблюдений, и, хотя мы все еще можем утверждать, что точность модели может быть не самой лучшей, я считаю, что она более последовательна, чем таблица поиска, и лучше, чем линейное преобразование, особенно если вы снова задайте себе вопрос, что означает уровень сигнала 75% не только с точки зрения пользователя, но и как он соотносится с исходным измерением дБм.

Ниже вы можете увидеть сравнение линейной модели и квадратичной модели, используемой в WiFi Explorer:

И просто в качестве справки, я включаю сюда список дБм – сопоставления значений в процентах, которые генерируются из этой модели. .

дБм	Процент	дБм	Процент	дБм	Процент	дБм	Процент
-1	100	-26	98	-51	78	-76	38
-2	100	-27	97	-52	76	-77	36
-3	100	-28	97	-53	75	-78	34
-4	100	-29	96	-54	74	-79	32
-5	100	-30	96	-55	73	-80	30
-6	100	-31	95	-56	71	-81	28
-7	100	-32	95	-57	70	-82	26
-8	100	-33	94	-58	69	-83	24
-9	100	-34	93	-59	67	-84	22
-10	100	-35	93	-60	66	-85	20
-11	100	-36	92	-61	64	-86	17
-12	100	-37	91	-62	63	-87	15
-13	100	-38	90	-63	61	-88	13
-14	100	-39	90	-64	60	-89	10
-15	100	-40	89	-65	58	-90	8
-16	100	-41	88	-66	56	-91	6
-17	100	-42	87	-67	55	-92	3
-18	100	-43	86	-68	53	-93	1
-19	100	-44	85	-69	51	-94	1
-20	100	-45	84	-70	50	-95	1
-21	99	-46	83	-71	48	-96	1
-22	99	-47	82	-72	46	-97	1
-23	99	-48	81	-73	44	-98	1
-24	98	-49	80	-74	42	-99	1
-25	98	-50	79	-75	40	-100	1

Адриан — технический директор и ведущий разработчик в Intuitibits LLC. Он начал разрабатывать беспроводные инструменты для iOS и Mac в 2009 году. Он интересуется программированием, дизайном UI/UX, беспроводными сетями и любит готовить, играть в футбол и собирать LEGO вместе со своими детьми.

Поиск:

Товары

Последние сообщения

• Познакомьтесь с младшим братом Airtool 2: Airtool Pi
• С 10-летием, WiFi Explorer!
• Элемент Multiple BSSID: повышение эффективности эфирного времени
• Использование правил раскраски в WiFi Explorer Pro 3
• Шпаргалка по новым фильтрам для WiFi Explorer и WiFi Explorer Pro 3

Теги

802.11ax активный адаптер анализ аннотации маяк захватывать канал дфс динамичный фильтр частота iOS айфон М1 macOS мониторинг пассивный питон радар удаленный Роуминг RSSI сканирование сдр безопасность датчик tftp исправление проблем USB Wi-Fi 6 Wi-Fi проволочная акула вланпи

Твиты от intuitibits

Архивы

• Май 2022 г. (1)
• Январь 2022 г. (1)
• август 2021 г. (3)
• июнь 2021 г. (1)
• март 2021 г. (2)
• февраль 2021 г. (3)
• декабрь 2020 г. (1)
• ноябрь 2020 г. (1)
• сентябрь 2019 г. (1)
• июнь 2019 г. (1)
• август 2018 г. (1)
• Апрель 2018 г. (1)
• Январь 2018 г. (1)
• ноябрь 2017 г. (2)
• сентябрь 2017 г. (1)
• август 2017 г. (2)
• июль 2016 г. (1)
• июнь 2016 г. (1)
• май 2016 г. (1)
• Март 2016 г. (1)
• май 2015 г. (1)
• Апрель 2015 г. (1)
• Январь 2014 г. (1)
• Февраль 2013 г. (1)

Ссылка для загрузки страницы Перейти к началу

Как рассчитать зону покрытия ретранслятора сотовой связи

Как рассчитать зону покрытия усилителя сотового сигнала

0005

  1. Частота сотовой связи, которую ваше устройство получает от поставщика услуг в вашем регионе.
  2. Сила внешнего сигнала — уровень мощности принимаемого сигнала
  3. Приблизительная длина и тип требуемого коаксиального кабеля
  4. Коэффициент усиления усилителя сотовой связи

С помощью этой информации мы можем помочь вам лучше рассчитать зону покрытия ретранслятора сотовой связи, используя коэффициент усиления различных усилителей сотовой связи. .

Другая полезная информация, например, что может блокировать сигналы вашей сотовой связи, например, деревья, холмы или просто расстояние до ближайшей вышки. Также план здания и факторы, которые могут быть проблемой при прокладке кабеля по всему зданию, такие как типы стен, подсобные помещения, проходы и т. д.

Видео — установка усилителя сигнала

Перед началом вы можете просмотреть видео типичной установки системы. Вы можете найти его на нашем веб-сайте по адресу Building Signal Booster Installation

Шаг 1. Определите частоту сотовой связи

Определите, какую частоту использует ваш поставщик услуг в вашем регионе. Как правило, ваш мобильный телефон или карта данных будут работать на нескольких частотах. Но ваш провайдер будет использовать только одну частоту в вашем здании. Если вы пытаетесь улучшить сигнал для нескольких поставщиков услуг, вам нужно получить показания сигнала для каждого поставщика.

Большинство операторов связи используют части 5 частотных диапазонов для передачи голоса и данных:

Частота	Лента 12/17	700 МГц LTE
	Лента 13	700 МГц LTE
	Лента 5	850 МГц
	Лента 4	1700/2100 МГц
	Лента 2	1900 МГц

Для голоса это обычно диапазон 800 МГц (включая 850 GSM), 1900 МГц, 1700/2100 МГц. Воспользуйтесь телефоном, измерителем сигнала или обратитесь за помощью в службу поддержки вашего поставщика услуг или в одно из местных отделений вашего поставщика услуг.

Шаг 2. Получение показаний уровня принимаемого сигнала

Лучший способ получить показания уровня принимаемого сигнала – использовать измеритель сигнала сотовой связи. Доступны версии, в которых указаны наиболее распространенные частоты, используемые операторами сотовой связи в Северной Америке. Тем не менее, измерители сигналов могут быть дорогими, особенно если вы делаете одну установку в своем доме. Мы настоятельно рекомендуем их для больших установок и/или множественных установок.

Используйте свой сотовый телефон для считывания сигнала: Вы также можете перевести свой сотовый телефон в режим полевых испытаний (или режим состояния) или получить показания сигнала с помощью программного обеспечения вашей сотовой карты данных. Показания будут в формате -xx дБ (например, -88 дБм) или аналогичном формате. Например, хороший сигнал будет -55 дБ, а плохой сигнал будет -105 дБ. Дополнительная информация о чтении сигнала сотовой связи

Количество полос — Хотя мы можем определить зону покрытия по количеству отображаемых полос, эта цифра может быть неточной или постоянной от телефона к телефону или от службы к услуге. 3 полоски на одном телефоне могут быть намного слабее сигнала, чем 3 полоски на другом телефоне. Любая оценка, основанная только на количестве полосок на телефоне или устройстве передачи данных, не будет точной.

Где снимать показания сигнала

Снимать показания сигнала за пределами здания — предпочтительно в месте, где можно установить внешнюю антенну. Наиболее распространенным местом является крыша на той же стороне вашего здания, что и башня вашего поставщика услуг.

Дополнительная информация о считывании сигнала сотовой связи

Поиск показаний сигнала

Приложение weBoost

Установите приложение weBoost на устройство Android или Apple, чтобы получить показания сигнала и направление на ближайшую вышку. Дополнительная информация в приложении weBoost

дБм Чтение

Некоторые телефоны могут отображать показатель дБм как положительное число. В подобных ситуациях просто преобразуйте число в отрицательное. Например, 60 дБм на самом деле -60 дБм.

Режимы тестирования телефона / режимы состояния

Показатели сигнала телефона Android

Чтобы получить показания уровня принятого сигнала (дБм) на большинстве телефонов Android, найдите функцию СТАТУС. Это должно быть точно так же или примерно так: На вашем устройстве выберите НАСТРОЙКИ -> О ТЕЛЕФОНЕ -> СТАТУС -> Теперь прокрутите вниз и найдите «Сила сигнала». Вы можете увидеть мощность сигнала 1X, мощность сигнала 3G, EVDO и 4G в зависимости от устройства и услуг, предоставляемых вашей сотовой компанией в вашем регионе.

На других устройствах Android последовательность может быть такой:

 — НАСТРОЙКИ -> О ТЕЛЕФОНЕ -> СТАТУС -> СТАТУС SIM

 — НАСТРОЙКИ -> О ТЕЛЕФОНЕ -> СТАТУС -> МОЩНОСТЬ СИГНАЛА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ НАСТРОЙКИ) -> О ТЕЛЕФОНЕ -> МОБИЛЬНЫЕ СЕТИ -> МОЩНОСТЬ СИГНАЛА

 — НАСТРОЙКИ -> ДОПОЛНИТЕЛЬНО -> ОБ УСТРОЙСТВЕ -> СЕТЬ -> СТАТУС -> МОЩНОСТЬ СИГНАЛА

 — НАСТРОЙКИ -> О ТЕЛЕФОНЕ -> СТАТУС -> SIM-карта Статус -> СИЛА СИГНАЛА

Вы также можете загрузить такие приложения, как « Network Signal Info », в магазине Google Play для измерения мощности сигнала.

Может потребоваться некоторый поиск в меню на вашем Android-устройстве, но вы сможете найти показание дБм. Если это все еще не помогло вам, обратитесь к руководству пользователя вашего устройства. Вы также можете попробовать поискать в Интернете «режим полевых испытаний» или «считывание сигнала» для конкретной марки и модели вашего устройства.

Показания сигнала BlackBerry

Чтобы узнать мощность сигнала на BlackBerry, выберите ИНСТРУМЕНТЫ -> НАСТРОЙКИ -> СТАТУС или ОПЦИИ -> СТАТУС

Показания сигнала iPhone

iPhone iOS 11+ iPhone 7, iPhone 8, iPhone X

Существует несколько различных способов увидеть показания сигнала на этих телефонах, и этот метод зависит от вашего конкретного iPhone.

iPhone с 1 встроенной антенной

Следующее работает с iPhone с чипсетом Intel. Отключите Wi-Fi на вашем iPhone. Наберите *3001#12345#* Нажмите ВЫЗОВ. В следующем меню выберите «Измерения служебной ячейки». На следующем экране показания сигнала будут рядом с RSRP. Добавьте +20 дБм к показаниям (например, если —9Отображается 0 дБм, тогда значение сигнала равно -70 дБм.)

iPhone с 2 встроенными антеннами

Следующее работает с iPhone с чипсетом Intel. Отключите Wi-Fi на вашем iPhone. Наберите *3001#12345#* Нажмите ВЫЗОВ. В следующем появившемся меню будет информация об устройстве: LTE   UMTS   GSM – выберите один из них (например, LTE). В следующем меню выберите «Измерения служебной ячейки» или «Измерения служебной ячейки». Вы увидите два показания сигнала «RSRP0 и RSRP1». Это измерения сигнала от обоих устройств, встроенных в антенны. Они должны быть примерно одинаковыми. 

ПРИМЕЧАНИЕ. iPhone Sprint и Verizon с чипсетами Qualcomm и iOS 11+ . Если приведенные выше инструкции не работают для вашего iPhone, значит, некоторые iPhone используют iOS 11+ с чипсетами Qualcomm, на которых в настоящее время нет возможности проверить сила сигнала. Вы можете попробовать найти приложения, которые предоставят эту информацию.

iOS 9 iPhone 6

Если вы обновили свой iPhone до iOS 9, следуйте этим инструкциям. Эти инструкции относятся к iOS 9.. Если вы используете более раннюю версию iOS, воспользуйтесь приведенными ниже инструкциями. Отключите Wi-Fi на вашем iPhone. Наберите *3001#12345#* Нажмите ЗВОНОК Удерживайте кнопку питания в течение 5-7 секунд, пока не появится экран «Передвиньте, чтобы выключить». НЕ выключайте телефон! Удерживайте кнопку домой (круглая кнопка внизу) примерно 5-7 секунд. Это вернет вас на главный экран, а показания в децибелах будут в верхней части экрана. * Чтобы удалить отрицательное число и увидеть полосы, вы можете снова набрать последовательность и просто нажать «вернуться к телефону», вернет ваш телефон к точкам/чертам снова.*

Старая версия iOS — iPhone 5 и старше.

Отключите Wi-Fi на вашем iPhone. В режиме телефона наберите *3001#12345#*, затем нажмите ВЫЗОВ. Появится экран полевых испытаний. Он может отображать «Тестовый режим». Полосы сигнала в верхнем левом углу экрана теперь должны измениться, чтобы показать уровень сигнала. При тестировании телефонов в среде 3G можно определить используемую частоту, выбрав: Среда сотовой связи UMTS, затем выберите Информация UMTS RR. На экране отобразится частота восходящего и нисходящего каналов в кодовой форме. Частота восходящей линии связи в диапазоне сотовой связи 850 МГц будет содержать код частоты восходящей линии связи между 4132 и 4233 и код частоты нисходящей линии связи между 4357 и 4458. Если вы работаете на частоте 1900 МГц, код частоты восходящей линии связи будет между 9262 и 9538, а код частоты нисходящей линии связи будет между 9662 и 9938. для перевода других сотовых телефонов в тестовый режим и чтения мощности принятого сигнала. Если вашего устройства нет в списке или вам нужна дополнительная помощь в получении показаний RSSL, обратитесь за помощью в службу технической поддержки Wilson Electronics по телефону 866-29. 4-6996. Если у вас есть карта данных мобильного широкополосного доступа, программное обеспечение укажет мощность сигнала либо на главном экране, либо в каком-либо другом пункте меню. Используемая частота сотовой связи может не совпадать как на карте данных, так и на мобильном телефоне. Например, ваш мобильный телефон может использовать частоту 850 МГц, а ваша карта данных может использовать частоту 1900 МГц в той же области. Вы не сможете перевести некоторые телефоны в тестовый режим, в том числе многие телефоны GSM от AT&T и T-Mobile. Если у вас нет телефона, который может отображать числовое значение сигнала, мы можем оценить уровень сигнала по количеству полос сигнала на телефоне. Однако этот метод не очень точен.

Дополнительная информация о считывании сигнала сотовой связи

О считывании сигнала

Мощность сигнала, измеряемая в децибелах (дБ), выражается отрицательным числом. На некоторых телефонах номер может отображаться как положительный в тестовом режиме. В таких случаях преобразуйте его в отрицательный. Например, 60 дБ на самом деле -60 дБ. Чем выше число, тем сильнее сигнал. Таким образом, -60 дБ является более сильным сигналом, чем -75 дБ. -100 дБ — очень слабый сигнал.

Если телефон, который вы можете перевести в тестовый режим, недоступен, в качестве руководства с некоторой степенью точности можно использовать следующее. Помните, что всегда лучше получить телефон, который вы можете перевести в тестовый режим.

AT & T
O 1 бар -101DB
O 2 бар -100DB
O 3 бар -99DB
O 4 бар -98DB
O 5 BARS -может быть от -50 д.Б.
    o   2 деления -90 или лучше
    o Полное число делений -85 и выше

Менее 3 делений

Обратите внимание, что менее 3 делений сигнала снаружи, где вы устанавливаете внешнюю антенну, обычно означает, что вы не получите большая зона покрытия с любым усилителем сама по себе. Вам придется встать рядом или положить свое устройство прямо на внутреннюю антенну, чтобы улучшить сигнал сотовой связи.

Расположение вышек сотовой связи – помощь в поиске вышек сотовой связи в вашем районе

Возможно, будет полезно найти вышек вашего поставщика услуг в вашем районе.

Один из способов сделать это — использовать такие веб-сайты, как OpenSignal App , cellmapper.net (приложение также доступно), antennasearch.com или cellreception.com , чтобы получить довольно хорошее представление о местоположении вышек.

Также с помощью мобильного телефона прочитайте сигнал с каждой стороны здания. Самая сильная сторона обычно указывает направление на ближайшую к вам вышку сотовой связи. Подождите несколько минут с каждой стороны при снятии показаний

Шаг 3. Оценка потребности в антеннах и кабелях

• Решите, какие внешние и внутренние антенны вы будете использовать. Направленные антенны имеют более высокий коэффициент усиления и обычно работают лучше. Вам нужно будет направить направленные антенны на ближайшую вышку вашего поставщика услуг.
• Прикиньте, где вы разместите внешнюю антенну, усилитель/ретранслятор (расположенный рядом с розеткой переменного тока) и внутренние антенны.
• Рассчитайте длину кабеля, необходимую для подключения внешней антенны к усилителю/ретранслятору.

Бетонные или металлические внутренние стены будут блокировать сигнал, передаваемый внутренними антеннами, поэтому определите, не потребуются ли дополнительные внутренние антенны и разветвитель. Гипсокартон и стойки (деревянные или металлические) не должны сильно влиять на сигнал, если таковые имеются. Рассчитайте длину кабеля, необходимую для подключения внутренних антенн (и разветвителей, если требуется) к усилителю/ретранслятору.

Технический совет — разделение антенн

Для успешной установки крайне важно, чтобы между внутренней и внешней антеннами сохранялось минимально необходимое расстояние. Если две антенны (внешняя и внутренняя) расположены слишком близко, возникнут колебания (или обратная связь), и усилитель сигнала Wilson автоматически уменьшит мощность или полностью отключится, чтобы защитить сотовую сеть от помех. Всегда читайте руководство по установке, и если у вас есть какие-либо вопросы о необходимом расстоянии между антеннами, свяжитесь с нами.

Шаг 4. Рассчитайте зону покрытия

Используя формулу:

Расстояние с улучшенной силой сигнала = Усиление усилителя + RSSL + Коэффициент кабеля + Коэффициент разветвителя + Коэффициент антенны расстояние от внутренней антенны (антенн) Коэффициенты кабеля, разветвителя и антенны Используйте это руководство для определения предполагаемой зоны покрытия с использованием усилителя и ретрансляторов Wilson. тип кабеля, тип антенны и используемые разветвители

Ручной расчет покрытия

Используйте следующую формулу для расчета уровня сигнала (S). Напишите свои цифры как положено. Обязательно учитывайте длину всего кабеля внутри и снаружи. Сложите номера всех ответвителей и разветвителей (если вы их не используете, введите 0). Помните, что AG и AF будут положительными числами; OSL, CF, TF, SF и S будут отрицательными.

____  _____  _____  _____  _____ _____ = _____

OSL +   AG +      AF +     CF +     SF +     TF    =     S

OSL — уровень внешнего сигнала, AG — коэффициент усиления усилителя, AF — коэффициент антенны, CF — коэффициент кабеля, SF — коэффициент разветвителя, TF — коэффициент ответвления

После того, как вы подсчитали уровень сигнала, воспользуйтесь приведенным ниже графиком. для определения приблизительной дальности действия. Ниже приведен пример расчета.

Преобразование коэффициентов компонентов

Используя приведенную ниже таблицу, найдите и обведите соответствующие числа в децибелах (дБ), которые соответствуют оборудованию в вашей конкретной системе. Не забудьте выбрать свои номера из соответствующего столбца частоты в зависимости от услуги, которую вы получаете (iDEN, сотовая связь или PCS).

 

Пример расчета силы сигнала и покрытия

В этом примере предполагается, что уровень OSL равен -90, используется усилитель сотовой связи на 60 дБ, антенна Yagi 806–939 МГц и низкопрофильная внутренняя антенна с общей внутренней площадью 100 футов. и внешний кабель Wilson 400 без разветвителей и ответвителей.

OSL -90 (всегда отрицательное число) обнаружен на сотовом телефоне в тестовом режиме

AG усиление +60

AF усиление +16 дБ (+13 дБ для антенны Yagi и +3 дБ для низкопрофильной антенны)

CF Потери -7 дБ

SF 0 (не используется)

TF 0 (не используется)

Формула: -90 + 60 + 16 + -7 + 0 + 0 = -21

При уровне сигнала -21, расстояние покрытия будет примерно 120 футов от внутренней антенны.

 

Нужна дополнительная помощь?

После того, как вы соберете приведенную выше информацию, мы сможем лучше помочь разработать систему, которая подходит именно вам. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть вопросы или вам нужна дополнительная помощь в расчете зоны покрытия.

Таблица покрытия

Определение влияния уровня сигнала — беспроводные сети

Последнее обновление: понедельник, 05 сентября 2022 г. | Беспроводные сети

Хотя развертывание сети, восприимчивой к различным формам помех, может показаться безнадежным, вы можете дать отпор. Чтобы дать отпор, вам нужно знать, какие инструменты доступны для вас, чтобы определить мощность сигнала, уровни шума и потенциальные источники помех на пути. В этом разделе обсуждаются эти инструменты.

Зона Френеля

Чтобы дать вам небольшую предысторию, отметим, что Огюстен-Жан Френель был французским физиком и инженером-строителем, жившим с 1788 по 1827 год. Он правильно предположил, что свет движется волнообразно поперек направления распространения. Его предположение или утверждение было правильным. Благодаря его работе метод определения того, где отражения будут синфазными и противофазными между отправителем и получателем, основан на его имени. Этот метод определяет так называемую зону Френеля.

Вот как это сделал Френель. Сначала он разделил путь на зоны. Первая зона должна быть свободна от препятствий не менее чем на 60 процентов. Чтобы визуализировать это, вы можете представить себе форму футбольного мяча, который шире посередине. Однако при расчете зоны Френеля вы используете уравнение, чтобы определить размер шара в середине. Это помогает определить ширину волны, чтобы вы могли убедиться, что на пути нет препятствий.

Примечание. На уровне беспроводной сети CCNA вам не нужно рассчитывать зону Френеля. Вы можете найти фактическую формулу на http://en.wikipedia.org/wiki/Fresnel_zone#Determining_ Fresnel_zone_clearance.

Кроме того, вы можете найти онлайн-калькулятор зазора зоны Френеля на http://www.terabeam. com/support/calculations/fresnel-zone.php.

Примечание. Внутренние сигналы слишком короткие, чтобы на них можно было повлиять.

На рис. 3-10 показана высота, на которой должна находиться антенна на разных расстояниях, чтобы преодолеть это. Например, для системы 2,4 ГГц на расстоянии 7 миль вам необходимо установить антенны на расстоянии от 45 до 50 футов.

Хотя это всего лишь пример, цифры довольно близки, и, по крайней мере, вы можете получить более наглядное представление о том, с чем вы сталкиваетесь в реальном мире. Опять же, не тратьте на это слишком много времени при подготовке к экзамену CCNA по беспроводной связи, потому что это не та концепция, по которой вас будут тестировать.

Индикатор уровня принимаемого сигнала

Индикатор уровня принимаемого сигнала (RSSI) использует значения, указанные поставщиком. Из-за этого вы не можете полагаться на него для сравнения различных поставщиков. В конце концов, все это дает вам оценку того, сколько сигнала было получено.

Имейте в виду, что измерение зависит от поставщика, поэтому используемая шкала может различаться. Например, один поставщик может использовать шкалу от 0 до 100, тогда как другой может использовать шкалу

9.0612

Системы 2,4 ГГц
Расстояние беспроводной связи в милях			Приблизительное значение «F» (60 % зоны Френаля на частоте 2,4 ГГц)	Приблизительное значение кривизны Земли «C»	Значение «H» Высота установки антенны без препятствий
1			14	3	17
5			31	5	36
10			43	13	56
15			53	28	81
20			61	50	111
25			68	78	146
Системы 5 ГГц
1			9	3	12
5			20	5	25
10			28	13	41
15			35	28	63
20			40	50	90
25			45	78	123
			\ __ Общее расстояние __ /|
Высота антенны				Френель @ 60%
р л »				Earth Curvature

Рисунок 3-10 Пример мостового калькулятора от 0 до 60. Шкала обычно представлена ​​в дБм, поэтому две шкалы не совпадают. Поставщик также должен определить, какой дБм соответствует 0, а какой дБм соответствует 100.

Один из инструментов, который используется в беспроводных сетях для получения значений RSSI, называется Network Stumbler. Примечание. Вы можете найти бесплатное программное обеспечение Network Stumbler по адресу http://www.netstumbler.com/.

RSSI получен на этапе преамбулы приема кадра 802.11. RSSI был заменен индикатором мощности приемного канала (RCPI), который представляет собой функциональное измерение, охватывающее весь полученный кадр с определенными абсолютными уровнями точности и разрешения. Чтобы получить эти измерения, вы можете использовать карту CB21AG и утилиту Aironet Desktop Utility (ADU), которые рассматриваются в главе 16 «Беспроводные клиенты». Карта CB21AG — наиболее распространенная карта, используемая Airmagnet и OmniPeek.

Отношение сигнал-шум

Отношение сигнал-шум (SNR) — это термин, используемый для описания того, насколько сильнее сигнал по сравнению с окружающим шумом, который искажает сигнал. Чтобы понять это, предположим, что вы идете в переполненный парк с множеством кричащих детей и разговариваете по телефону нормальным голосом. Скорее всего, шум будет настолько громким, что человек на другом конце провода не сможет отличить ваши слова от всего шума вокруг вас, который также передается по телефону. Так работает беспроводная сеть. Если внешние воздействия вызывают слишком много шума, приемники не могут понять передачи.

Когда программное обеспечение, управляющее вашей беспроводной картой, сообщает об этом измерении, лучше иметь более высокое число, но оно также основано на значении RSSI, поэтому оно определяется поставщиком.

Примечание. Вы можете изучить уровни SNR в упомянутом ранее приложении Network Stumbler. Помните, что значения действительны только для приложения Network Stumbler. Другие приложения могут сообщать о других значениях SNR.

Бюджет канала

Бюджет канала — это значение, учитывающее все выигрыши и потери между отправителем и получателем, включая затухание, усиление антенны и другие возможные потери.