Gibt es einen Zusammenhang zwischen Watt und Dezibel?

Sie können es so oder so tun. Zuerst müssen Sie alle Ihre Einheiten zusammenbringen. In kleinen HF-Schaltkreisen wird die Ausgabe möglicherweise in dBm angegeben, was die absolute Leistung bezogen auf ein Milliwatt ist. Um von dBm in W oder mW und umgekehrt umzurechnen, liefern diese Gleichungen aus Wikipedia die Antwort:

Wenn Ihr System also auf eine Leistung von 200 mW ausgelegt ist, berechnen Sie eine Leistung von 23 dBm. Dies wird in der Gleichung am Ende dieser Antwort verwendet.

Der Gewinn einer Antenne ist keine buchstäbliche Steigerung der Ausgangsleistung, sondern ein wahrgenommener Gewinn in einer Richtung oder auf einer Achse gegenüber dem, was man entweder von einem isotropen Strahler (einer perfekten Kugel) oder einem Dipolstrahler (es gibt andere, weniger verbreitete) erwarten würde Bezugspunkte). Das heißt, wenn Sie in einem bestimmten Abstand von einem perfekt isotropen Strahler stehen und eine Leistung von 0 dB messen, würde er an jedem Punkt mit dem gleichen Abstand von der Antenne 0 dB anzeigen, aber eine echte Antenne mit einem Gewinn von 2 dB wird angezeigt 2dB irgendwann bei gleichem Abstand zur Antenne, aber sicher nicht an jedem Punkt in diesem Abstand. Wenn die Antenne mit dB-Verstärkungseinheiten aufgeführt ist, bezieht sie sich wahrscheinlich auf einen isotropen Strahler, könnte sich aber auf einen Dipol beziehen. Einige Hersteller verwenden die$dB_i$oder$dB_d$um diesen Unterschied zu bezeichnen.

Zur Veranschaulichung zwischen den beiden würden im Bild unten alle Punkte auf der Linie die gleiche Ausgangsleistung anzeigen.

Wenn nur die nicht isotrope Antenne eingeschaltet wäre und man die Ausgangsleistung am Kreuzungspunkt der Achse und des isotropen Strahlers messen würde, wäre die Leistung höher als 0 dB, sagen wir 3 dB, dann hätte diese Antenne einen Gewinn von 3 dB . Aber wenn die Messung auf der gegenüberliegenden Seite durchgeführt würde, wäre die Verstärkung niedriger als 0 dB, vielleicht -5 dB.

Wenn Sie berechnen möchten, wie viel Leistung Sie erhalten, können Sie die Friis-Übertragungsgleichung verwenden , um eine grobe Schätzung zu erhalten.

Der$P_r$ist die erhaltene Leistung$P_t$ist die übertragene Leistung, die Sie von oben berechnet haben, die$G$s sind die Gewinne der Sende- bzw. Empfangsantenne (in dB) und das letzte Bit ist die isotrope Antennengleichung, die Ihnen sagt, wie viel Leistung "verloren" ist, weil sie nicht auf Ihre Empfangsantenne gerichtet ist. Wie Sie also sehen können, erhöht eine Erhöhung entweder der Verstärkung der Antenne oder der übertragenen Leistung die empfangene Leistung.

Zusammenfassend können Sie also entweder eine Antenne mit einem höheren Gewinn erwerben und sie richtig ausrichten, um die Signalstärke zu erhöhen, oder Sie können die an die Antenne gelieferte Leistung erhöhen. Beides erhöht, richtig ausgeführt, die Ausgangsleistung Ihres Systems (oder zumindest die vom anderen Ende des Systems empfangene Leistung).

Ich möchte die Reichweite einer HF-Schaltung verbessern

Die Link-Loss-Formel sagt Ihnen, wie viele Dezibel zwischen Sender und Empfänger im freien Raum verloren gehen: -

Verlust (dB) =$32.45 + 20log_{10}[$Frequenz (MHz)$] + 20log_{10}[$Entfernung (km)$]$

Wenn Sie beispielsweise mit 433 MHz senden und Ihre Entfernung 10 km beträgt, beträgt der Verbindungsverlust 32,4 dB + 52,7 dB + 20 dB = 105 dB. Wenn Sie nur 1 km übertragen, beträgt der Verlust 85 dB. Erwähnenswert ist an dieser Stelle, dass die Formel nur für Fernfeldwellen gilt und damit jeder Abstand größer als 10 x Wellenlänge gemeint ist. Bei 433 MHz beträgt das Fernfeld ungefähr 7 m, aber dies wäre für einfache Antennen wie Dipole. Parabolantennen haben aufgrund der Fokussierung von Signalen ein größeres Fernfeld.

Damit können Sie den dB-Verlust zwischen isotropen Antennen im freien Raum berechnen. Echte Antennen haben im Vergleich zu isotropen Antennen einen Gewinn, sodass der Verlust durch die Antennengewinne gemildert wird. Wenn Dipolantennen verwendet werden, werden 2 x 1,76 dB vom Verlust abgezogen und es werden ungefähr 102 dB.

Wenn der Sendeausgang 20 dBm beträgt, erhalten Sie im obigen Beispiel eine Empfangsleistung von -82 dBm.

Aber wie viel Bandbreite können Sie einsetzen und erfolgreich empfangen? Dieses Dokument mit dem Titel "The Essentials of Radio Wave Propagation" (von Christopher Haslett) ist eine Fundgrube an Informationen zu diesem Thema und bezieht Bandbreite und erforderliche Leistung an einem Empfänger mit der Formel: -

$P_{required}(dBm) = -154 + 10log_{10}$(Bitrate)

Wenn Sie 512 kbps empfangen möchten, beträgt die erforderliche Mindestleistung -154 dBm + 57 dBm = 97 dBm

Die Verbindungsverlustformel gilt für freien Raum, dh keine Hindernisse, die sich in den Weg stellen, und keine seltsamen Effekte, die von unserem Planeten verursacht werden. Das oben verlinkte Dokument geht auch auf einige der Formeln ein, die zur Berechnung des Verbindungsverlusts verwendet werden, wenn "Erde" berücksichtigt wird. Das Okumura-Hata-Modell (Seite 35) ergibt Folgendes: -

$loss (dB) = 146.8 - 13.82log_{10} h + (44.9-6.55log_{10} h)log_{10} d$

Dies gilt speziell für 900 MHz (obwohl es auf das Originaldokument verweist, das andere Frequenzen abdeckt) und setzt eine Mobilfunkantennenhöhe von 1,5 m voraus. In der obigen Formel ist h die Höhe der Sendestation und d die Entfernung.

Das verlinkte Dokument ist eine Quelle großartiger Informationen und wahrscheinlich eine gute Lektüre wert.