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无线通讯的功率、场强及传输距离的换算

无线通讯的功率、场强及传输距离的换算

  • 2010-12-28

无线通讯的功率、场强及传输距离的换算

功率

因为功率的单位是W(或dBm),电平的单位是V(或dBμV),场强的单位是V/m。场强是指空间无线电信号强度,他与接收天线增益无关。实测中可以理解为:场强=接收功率-接收天线增益

dBm=10log(Pout/1mW),其中Pout是以mW为单位的功率值
dBmV=20log(Vout /1mV),其中Vout是以mV为单位的电压值
dBuV=20log(Vout /1uV),其中Vout是以uV为单位的电压值
换算关系:
Pout=Vout×Vout/R
dBmV=10log(R/0.001)+dBm,R为负载阻抗
dBuV=60+dBmV

dB也是功率增益的单位,表示一个相对值。当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时,可按公式10lgA/B计算。例如:A功率比B功率大一倍,那么10lgA/B=10lg2=3dB,也就是说,A的功率比B的功率大3dB,3db是比较常用的一个参数,也即代表一倍;如果A的功率为46dBm,B的功率为40dBm 则可以说,A比B大6dB;如果A天线为12dBd,B天线为14dBd,可以说A比B小2dB。

dBm是一个表示功率绝对值的单位,计算公式为:10lg功率值/1mW。例如:如果发射功率为1mW,按dBm单位进行折算后的值应为:10lg 1mW/1mW =0dBm;对于40W的功率,则10lg(40W/1mW)=46dBm。

应用举例:

无线通信距离的计算。这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法:所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播,它是理想传播条件。电波在自由空间传播时,其能量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。
通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。
[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)
式中Lfs为传输损耗,d为传输距离,频率的单位以MHz计算。
由上式可见,自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关,当f或d增大一倍时,[Lfs]将分别增加6dB.
下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗
Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)
Los 是传播损耗,单位为dB
d是距离,单位是Km
f是工作频率,单位是MHz
下面举例说明一个工作频率为433.92MHz,发射功率为+10dBm(10mW),接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离:
1. 由发射功率+10dBm,接收灵敏度为-105dBm
Los = 115dB
2. 由Los、f
计算得出d =30公里
这是理想状况下的传输距离,实际的应用中是会低于该值,这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响,如大气、阻挡物、多径等造成的损耗,将上述损耗的参考值计入上式中,即可计算出近似通信距离。
假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB,可以计算得出通信距离为:
d =1.7公里
结论: 无线传输损耗每增加6dB, 传送距离减小一倍。

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