Wie fügt man EM-Hintergrundrauschen in die Pathloss-Gleichung ein?

Ich versuche zu verstehen, wie man das Hintergrundrauschen in die Gleichung hinzufügt. Ich versuche, die Dämpfung eines Funksignals über eine bestimmte Entfernung zu berechnen.

Dafür haben wir zum Beispiel die Friis-Formel. Jetzt hat die Friis-Formel 2 Parameter für die Gewinne der Empfänger- und Sendeantenne. Ich weiß nicht unbedingt, ob die Antennengewinnvariable das atmosphärische Rauschen enthält oder davon beeinflusst wird. Ich denke, es ist nur das interne Rauschen in der Antenne, z. B. wie ein nicht perfekter Leiter Wärme erzeugt und dieser Verlust das Signal stören kann.

Aber selbst dann verwende ich sicherheitshalber gerne die Formel für den maximalen Gewinn, wie in der grundlegenden Grenze des Antennengewinns für eine theoretisch perfekte Antenne, über die ich hier gesprochen und einige Fragen gestellt habe.


Ok, also habe ich dieses Papier gelesen:

  • "Atmospheric Magnetic Noise Measurements in Urban Areas" (2014) - Christian Schlegel, Matt Mallay und Chris Touesnard

Dort zerlegen sie das Hintergrundrauschen, in diesem Fall das magnetische Rauschen in 2 Teile:

  • Thermal (die Wärmeenergie in der Luft)
  • Atmosphärisch (Mikropulsation des Erdmagnetfeldes)

Beide stören das Signal der Antenne, und im Grunde haben Sie bei niedrigeren Frequenzen mehr atmosphärisches Rauschen und bei höheren Frequenzen mehr thermisches oder sogar künstliches Rauschen, bei sehr hohen Frequenzen kosmisches Rauschen.

  • Auch David Gibson hat dazu einen interessanten Aufsatz geschrieben: "Channel Characterization and System Design for Sub-Surface Communications" (2003)

Um es kurz zu machen, die Formel ist im Grunde diese:

F A ( F ) 294.15 36 Protokoll 10 F

Ich habe es überprüft, es stimmt mit den Daten sowohl von Gibsons Forschung als auch mit denen des Papiers von 2014 überein, das experimentelle Beweise enthält, obwohl es einen Unterschied von 20 dB zwischen Innen- und Außengeräuschen gibt. Gibsons Forschung stützt sich auf die CCIR-Studie von 1968, die jetzt veraltet sein könnte, da sich das elektromagnetische Spektrum mit all den neuen Technologien, die es beeinflussen, verändert hat.


Frage

Die Frage ist: Könnte ich dieses atmosphärische Rauschen als ein grundlegendes Minimum in dB betrachten, das ein Signal haben muss, um von einer Antenne erfasst werden zu können?

Diese Formel besagt beispielsweise, dass ein 1-Hz-Signal eine Rauschinterferenz von ~ 294,15 dB hat. Würde dies also bedeuten, dass die Empfängerantenne ein Signal von mehr als 294,15 dBW empfangen muss, wahrscheinlich viel höher, um einen Kommunikationskanal aufzubauen. Ich meine, der Rauschpegel würde jedes Signal mit einem niedrigeren Leistungspegel völlig überwältigen, und es wäre unmöglich, Informationen durchzusenden.

Also mit der Nearfield-Formel , über die ich in meiner vorherigen Frage gesprochen habe:

  • Ein 1-Hz-Magnetsignal, das zwischen 2 Magnetantennen mit einem Abstand von 50 cm und einer Grenzfläche von 20 cm zwischen 2 Magnetantennen geht, hat einen Pfadverlust von ungefähr 16 dB
  • Fügen Sie nun die atmosphärische Geräuschkomponente ein, die 294,15 dB beträgt (wahrscheinlich +20 dB höher in einem Gebäude)
  • Würde dies bedeuten, dass die Gesamtdämpfung des Signals in diesem Fall 310,15 dB beträgt? Und beachten Sie, dass dies die minimale Dämpfung ist, da wir die maximal mögliche Verstärkung für die Antennen verwendet haben und die Verstärkung in Wirklichkeit viel geringer sein wird, sodass die Dämpfung viel höher wäre. Auch dies wäre die Dämpfung des Signals, die Antenne würde immer noch die Energie empfangen, nur könnten Sie sie aufgrund der überwältigenden Rauschstörungen nicht decodieren.
Wie kann ein "1-Hz-Signal ~ 294,15 dB Rauschen haben". Denken Sie darüber nach, was Sie sagen.
@Andyaka Entschuldigung, ich habe es jetzt geklärt.
Posten Sie bitte eine Aufnahme des Dokuments, das diese fehlerhafte Formel abdeckt. Es ist zu lang für mich, es zu finden.
@Andyaka es befindet sich auf Seite 4, direkt über der 19. Formel im Artikel "Atmospheric Magnetic Noise Measurements in Urban Areas" (2014) . Es ist eine grobe Modellannäherung an Gibsons Werte, aber es ist eigentlich eine Unterschätzung, nach ihren Messungen ist das Rauschen viel höher.
Hören Sie, ich möchte Sie nicht meckern, aber das erste Papier (Atmospheric Magnetic Noise Measurements in Urban Areas) benötigt IEEE-Passwörter und Logins. Bitte tun Sie also, was ich empfehle, und fügen Sie die Seite ein, auf der die Formel erwähnt wird.

Antworten (1)

Die Frage ist: Könnte ich dieses atmosphärische Rauschen als ein grundlegendes Minimum in dB betrachten, das ein Signal haben muss, um von einer Antenne erfasst werden zu können?

Wenn eines der gewünschten Signale innerhalb des Erfassungsbereichs der Antenne vorhanden ist, wird das Signal unabhängig von dem vorhandenen Rauschen empfangen. Das heißt, das Rauschen ist einfach ein weiteres Signal, das die Antenne (mit der gleichen Verstärkung) zusätzlich zum Nutzsignal empfängt. Das Empfangsantennensystem erzeugt auch eine begrenzte Menge an thermischem Rauschen.

Mit der Friis-Formel können Sie für eine bestimmte Frequenz und ein bestimmtes Antennensystem das Verhältnis von Empfangsleistung zu Sendeleistung berechnen. Das ist seine primäre Funktion.

Die Frage nach dem minimalen Signal-Rausch-Verhältnis zur Durchführung von Kommunikationen erfordert zusätzliche Berechnungen. Sie ist abhängig vom Empfänger, dem Modulationsverfahren, der Empfangsbandbreite und der Signalisierungsrate. Es gibt beispielsweise Kommunikationsverfahren, die einen Signal-Rausch-Abstand von -20 dB beim Empfänger zulassen und dennoch zuverlässig kommunizieren können.

Ihr Beitrag enthält mehrere Probleme, die Sie ansprechen müssen. Ein dB ist immer ein Ausdruck für ein Leistungsverhältnis. Wenn du sagst:

würde dies bedeuten, dass die Empfängerantenne ein Signal mit mehr als 294,15 dBm empfangen muss

Das m nach dem dB bedeutet, dass Sie sich auf ein Milliwatt beziehen. Die absolute Leistung, die Sie angeben, beträgt 2,5 x 10 26 Watt. Unwahrscheinlich.

In anderen Fällen verwenden Sie den Begriff dB ohne normativen Bezug, was Ihre Aussagen mehrdeutig macht. Die richtige Verwendung von dB ist eine grundlegende Voraussetzung für eine effektive Kommunikation in dieser Disziplin.

Dann gibt es das:

Ein magnetisches 1-Hz-Signal, das zwischen 2 magnetischen Antennen läuft

Es gibt weder ein (nur) magnetisches Signal noch eine (nur) magnetische Antenne. In der HF- und Antennentechnik sind alle Signale elektromagnetische (EM) Signale. Sie haben immer ein E- und H-Feld. Es gibt Antennen, die als Magnetantennen bezeichnet werden, aber dies ist einfach eine Klassifizierung einer Rahmenantenne, die immer noch eine herkömmliche EM-Antenne ist.

Ich habe aus Ihrem letzten Beitrag gesehen, dass Sie dazu neigen, Randkugelbedingungen anzuwenden, und Sie haben es hier wieder getan:

bei einer Grenzkugel von 20 cm hat eine Wegdämpfung von etwa 16 dB

Ich ermutige Sie, diese Denkweise fallen zu lassen, wenn Sie sich für Antennentechnik interessieren - es führt auf eine falsche Fährte. Die richtige Referenz ist der dBi-Gewinn einer Antenne, nicht ihre Grenzkugel.

Ich verstehe, ich habe ein paar Fehler gemacht, ich hätte dBW sagen sollen, weil wir SI-Werte verwenden sollten, um Verwirrung bei solch langen Berechnungen zu vermeiden. Ich glaube ich habe meine Frage falsch erklärt, soll ich diese Frage löschen und nochmal genauer stellen?
Nein, Sie verstehen die Grenzkugel nicht. Es wird verwendet, um die maximale Verstärkung der Antenne zu berechnen, die sie physikalisch haben kann, sodass wir die Verstärkungsvariable eliminieren und uns auf die anderen Variablen konzentrieren können. Wenn wir die theoretische maximale Verstärkung anwenden, können wir die anderen Dinge mit größerer Sicherheit berechnen, ohne uns um die anderen Variablen kümmern zu müssen, also nehmen wir 2 ideale Antennen an.
Ich würde Sie ermutigen, Ihre Frage zu bearbeiten, um sie nach Ihrem Urteil in den bestmöglichen Zustand zu bringen. Gerne passe ich meine Antwort entsprechend an.
Sie haben Ihre Frage bearbeitet und verweisen jetzt auf ein Verhältnis von 294,15 dBW. Das ist schlimmer! Das ist jetzt das 1000-fache des vorherigen Wertes. Wie ich schon sagte, verbringen Sie einige Zeit damit, sich mit der Funktionsweise von dB vertraut zu machen. Dann werden Sie sich auch wohl fühlen, wenn Sie sich von Grenzsphären entfernen, um reale Beispiele zu lösen.