Unit Intensitas Lapangan

"Apa perbedaan antara dBu, dBm, dBuV, dan unit lainnya? Ada banyak kebingungan ketika insinyur, teknisi, dan penjual peralatan berbicara tentang unit penguatan antena dan kekuatan medan. Orang-orang dari berbagai disiplin ilmu industri telekomunikasi radio melihatm untuk berbicara bahasa yang berbeda dan kebanyakan orang tidak multi-bahasa. ----- FMUSER " 

# Unit Penguatan Antena
Sementara kekuatan medan di lokasi mana pun tidak tergantung gain antena, tegangan yang diterima di penerima tidak. Karena itu, mari kita pertimbangkan penguatan antena

Gain dapat dinyatakan sebagai pengganda daya atau dalam dB. Gain antena yang dinyatakan dalam dB dirujuk ke isotropik atau dipol setengah gelombang. Industri gelombang mikro secara universal telah menetapkan konvensi pelaporan penguatan antena dalam dBi (dirujuk ke isotropik). Industri mobile darat hampir secara universal menyatakan penguatan antena sebagai dBd (merujuk pada dipol setengah gelombang daripada isotropik.) 

Lihat Juga: >> Apa perbedaan antara "dB", "dBm", dan "dBi"?  

Ketika pabrikan mencantumkan keuntungan sebagai dB, Anda dapat mengasumsikan bahwa keuntungan yang dirujuk adalah dBd. Pabrikan antena siaran biasanya mengacu pada penguatan pengali di mana daya input antena dikalikan dengan penguatan ini untuk menghasilkan daya radiasi yang efektif.

Antena paling sederhana adalah radiator isotropik. Ini adalah antena teoretis yang memancarkan tingkat energi yang sama ke segala arah saat daya diberikan ke antena. Meskipun jenis antena ini tidak dapat dibangun, penggunaan konsep ini memberikan standar yang seragam yang dengannya kinerja semua antena yang diproduksi dapat dikalibrasi dan dibandingkan.

Gambar 1: Dipol setengah gelombang vs. antena isotropik

Antena yang dapat dengan mudah dibangun adalah dipol setengah panjang gelombang. Setengah panjang gelombang antena dipol memiliki gain 2.15 dB lebih besar dari antena isotropik. Dipol memusatkan energi ke arah tertentu, sehingga radiasi ke arah itu lebih besar daripada radiasi dari sumber isotropik dengan daya input yang sama.

Lihat Juga: >> Apakah Lebih Banyak Antena Lebih Baik?

Oleh karena itu, penguatan antena yang dirujuk ke radiator isotropik adalah penguatan yang dirujuk ke dipol setengah panjang gelombang ditambah 2.15 dB:

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (dan Gambar 2) antena directional (termasuk dipol setengah gelombang) dapat dipertimbangkan untuk memusatkan energi yang tersedia dimasukkan ke dalam antena, memfokuskan energi yang dipancarkan dari antena ke arah yang diinginkan. Energi yang dipancarkan ke arah yang diinginkan ditingkatkan dengan mengurangi energi yang dipancarkan ke beberapa arah lain.

Sebagai contoh, array collinear dari empat antena dipol biasanya akan memiliki gain 6 dBd. Antena yang sama ini akan memiliki gain 8.15 dBi (dirujuk ke isotropik).

Gambar 2: Dapatkan dalam dBd vs. dBi

Lihat Juga: >> Kiat tentang Pengukuran Penguatan Antena 

Pola antena terarah kadang-kadang diplot sebagai penguatan dalam dB di atas setengah gelombang dipol. Pola lainnya ditunjukkan sebagai tegangan medan relatif. Ini secara langsung dapat ditransfer selama orang tahu keuntungan absolut dalam dBd atau dBi dari lobus utama antena. Persamaannya adalah sebagai berikut:


di mana:
● G adalah gain dalam dB pada azimuth tertentu

● Gm adalah perolehan daya maksimum dalam dB yang dirujuk ke dipol setengah gelombang

● Rv adalah tegangan medan relatif untuk azimuth tertentu

●Untuk mengonversi nilai gain (dalam dB) pada azimuth tertentu ke nilai bidang relatif, gunakan persamaan berikut:


Ketika daya radiasi efektif maksimum dan tegangan medan relatif pada azimuth tertentu diketahui, daya radiasi efektif pada azimuth tersebut dihitung dari persamaan berikut:

di mana:
● Rp adalah daya radiasi efektif pada azimuth tertentu (dalam watt, kW, dll.)

● P adalah daya radiasi efektif di lobus utama (maks) di bidang horizontal (dalam watt, kW, dll.)

Lihat Juga:>> Teori Antena Dasar: dBi, dB, dBm dB (mW)

Unit Intensitas Lapangan
Ada juga banyak kebingungan dalam kosa kata untuk kekuatan medan (juga disebut intensitas medan). Nilai biasanya dinyatakan dalam dBu, dBµV, dan dBm. Setiap unit memiliki manfaat dan penggunaan umum dalam disiplin ilmu tertentu di industri komunikasi radio. Namun, kebingungan luas tentang bagaimana mereka berhubungan satu sama lain menyebabkan frustrasi dan kesalahpahaman tentang desain sistem dan kinerja aktual. Ketentuan berikut akan dibahas panjang lebar.

● dBu adalah E (intensitas medan listrik) selalu dalam desibel di atas satu microvolt / meter (dBµV / m)

● dBµV (menggunakan huruf Yunani μ ["mu"] bukan u) adalah tegangan yang dinyatakan dalam dB di atas satu mikrovolt ke dalam impedansi beban tertentu; di darat ponsel dan siaran ini biasanya 50 ohm.

● dBm adalah level daya yang dinyatakan dalam dB di atas satu miliwatt

# Intensitas Bidang Listrik
Unit intensitas medan listrik dBu adalah unit yang digunakan secara luas oleh Komisi Komunikasi Federal ketika mengacu pada kekuatan medan. Kekuatan medan listrik sejati selalu dinyatakan dalam beberapa nilai relatif volt / meter - tidak pernah dalam volt atau miliwatt. Intensitas medan listrik tidak tergantung pada frekuensi, penerimaan penguatan antena, penerimaan antena impedansi dan menerima transmisi kehilangan garis. Oleh karena itu, ukuran ini dapat digunakan sebagai ukuran absolut untuk menggambarkan area layanan dan membandingkan berbagai fasilitas transmisi independen dari banyak variabel yang diperkenalkan oleh konfigurasi penerima yang berbeda.

Ketika jalur memiliki garis pandang yang tidak terhalang dan tidak ada penghalang yang jatuh dalam 0.5 zona Fresnel pertama, yang akan menyebabkan pelemahan tambahan, kekuatan medan listrik yang diterima akan mendekati ruang bebas dan dapat dihitung dari persamaan berikut:

di mana:
● ERP dinyatakan dalam dB di atas 1 kW

● d adalah jarak yang dinyatakan dalam kilometer

Lihat Juga: >> Memahami Dasar-Dasar Penguatan Antena

#Menerima Tegangan dan Daya
Meskipun perhitungan kekuatan medan listrik tidak tergantung pada karakteristik penerima yang disebutkan di atas, prediksi tegangan dan daya yang diterima yang dipasok ke input penerima harus dengan cermat memperhitungkan masing-masing faktor ini. Korelasi antara kekuatan medan listrik dan tegangan yang diterapkan pada input receiver tidak mungkin kecuali semua informasi yang tercantum di atas diketahui dan dipertimbangkan dalam desain sistem.

Ketika kondisi yang sama persis (jalur, frekuensi, daya radiasi efektif, dll.) Diterapkan pada keadaan yang sama, persamaan berikut akan memungkinkan perancang sistem untuk menerjemahkan antara berbagai sistem dengan keyakinan penuh.

Kekuatan medan sebagai fungsi dari tegangan yang diterima, penerimaan antena dan frekuensi ketika diterapkan pada antena yang impedansinya 50 ohm dapat dinyatakan sebagai:


Diselesaikan untuk tegangan yang diterima persamaan ini menjadi:

Untuk perhitungan Daya dan Tegangan menjadi beban 50 ohm:

Mengganti nilai medan untuk tegangan dari Persamaan. 7:

Perhatikan persamaan yang lebih umum untuk nilai impedansi (Z) selain 50Ω adalah:

Dan mengganti nilai medan untuk tegangan dari Persamaan. 7:

di mana:
● Gr adalah penguatan isotropik antena penerima

● Z adalah impedansi sistem dalam Ohms

Ketika "kontur kekuatan medan" diplot dan diidentifikasi dalam dBm atau mikrovolt (dBµV), penting untuk mengetahui nilai frekuensi dan penguatan antena ini. Pengguna harus memahami bahwa "kontur" seperti itu hanya berlaku untuk satu frekuensi dan penguatan antena penerima tertentu yang digunakan untuk prediksi. Ada juga kerugian tetap pada saluran transmisi antena penerima - sering dianggap sebagai lossless.

Karena alasan ini, "kontur" seperti itu tidak jelas sebagai prediksi cakupan, ketika semua antena penerima dan kehilangan saluran transmisi tidak identik untuk semua penerima. Untuk menentukan tingkat kekuatan medan yang diperlukan untuk menerima sinyal yang ditransmisikan secara memadai, gunakan Persamaan 6 di atas, dengan mempertimbangkan frekuensi, penerimaan penguatan antena dan tingkat tegangan penerima yang diperlukan untuk tingkat keheningan yang diinginkan pada penerima.

Lihat Juga: >> Apa itu VSWR: Rasio Gelombang Berdiri Tegangan 

Prediksi ini untuk tegangan pada terminal antena. Tegangan aktual dan level daya pada input penerima harus memperhitungkan kerugian tambahan yang ada di saluran transmisi penerima. Kehilangan sinyal ini sangat penting pada frekuensi tinggi ketika kabel panjang.

Gambar 3: Medan listrik dan retegangan dan daya yang diterima

Gambar 3 merangkum hubungan antara kekuatan medan listrik dan tegangan dan daya pada terminal input penerima.

Kekuatan medan listrik (dalam dBu) hanya berfungsi sebagai:

● Daya pemancar yang efektif.

● Jarak dari pemancar.

● Kerugian karena hambatan medan.

Karena kekuatan medan listrik tidak tergantung pada karakteristik penerima, itu adalah standar yang berguna untuk menghitung area cakupan.

Medan listrik menginduksi tegangan ke antena, mentransfer daya ke antena. Tegangan (dBµV) pada terminal antena adalah fungsi dari penguatan antena untuk frekuensi tertentu yang sedang dipertimbangkan. Daya (dBm) yang tersedia di terminal antena juga merupakan fungsi dari impedansi antena (biasanya 50 Ohm).

Saluran transmisi (biasanya kabel koaksial atau pemandu gelombang) menghubungkan terminal antena ke terminal input penerima. Tegangan dan daya pada terminal input penerima berkurang oleh hilangnya saluran transmisi ini. Kehilangan saluran transmisi adalah fungsi dari ukuran dan jenis saluran transmisi dan frekuensi operasi. Selain itu, kerugian lain mempengaruhi daya yang ditransfer ke terminal input penerima. Lihat "Nilai Kehilangan Khas" di bagian Referensi Teknis untuk informasi lebih lanjut tentang kehilangan di dalam kendaraan, kehilangan karena kedekatan tubuh dengan penerima genggam, dll.

Lihat Juga: >> Apa Perbedaan antara AM dan FM? 

#Kesimpulan
Kesimpulan yang jelas dari informasi ini adalah bahwa sistem penerima dengan penguatan antena yang berbeda memerlukan nilai kekuatan medan listrik yang berbeda secara signifikan untuk pengoperasian yang benar. Kontur area layanan (dalam dBµV atau dBm) yang dihitung untuk penerima seluler dengan antena atap yang dipasang secara permanen dapat menyesatkan pengguna dengan unit genggam rendah antena.

Berdasarkan peralatan aktual yang diajukan dan persamaan di atas, perancang sistem sekarang dapat menghitung kekuatan medan aktual yang diperlukan untuk sistem penerima tertentu. Mengoperasikan penerima di area di mana kekuatan medan memenuhi atau melampaui tingkat desain untuk peralatan dapat diharapkan untuk menghasilkan kinerja sistem yang memuaskan. Bagian referensi teknis Intensitas Grid membahas konversi nilai intensitas medan listrik (dihitung dalam dBu dengan TAP) ke unit lain untuk memplot secara langsung dalam dBm atau dBµV.

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan