Есть ли связь между ваттами и децибелами?

Вы можете сделать это в любом случае. Сначала вам нужно собрать все ваши юниты вместе. В небольших радиочастотных цепях вы можете увидеть выходную мощность, указанную в дБм, которая представляет собой абсолютную мощность, отнесенную к одному милливатту. Чтобы преобразовать дБм в Вт или мВт и наоборот, эти уравнения из Википедии дают ответ:

Итак, если ваша система рассчитана на выходную мощность 200 мВт, вы вычислите выходную мощность 23 дБм. Это будет использоваться в уравнении внизу этого ответа.

Усиление антенны — это не буквальное увеличение выходной мощности, это воспринимаемое усиление в одном направлении или на одной оси по сравнению с тем, что можно было бы ожидать от изотропного излучателя (идеальная сфера) или дипольного излучателя (есть и другие, менее распространенные). ориентиры). То есть, если бы вы стояли на определенном расстоянии от идеального изотропного излучателя и измерили мощность 0 дБ, она показала бы 0 дБ в каждой точке на том же расстоянии от антенны, но реальная антенна с коэффициентом усиления 2 дБ покажет 2 дБ в какой-то точке на том же расстоянии от антенны, но, конечно, не в каждой точке на таком расстоянии. Если антенна указана с единицами усиления дБ, это, вероятно, относится к изотропному излучателю, но может быть и к диполю. Некоторые производители используют$dB_i$или$dB_d$для обозначения этой разницы.

В качестве иллюстрации между ними, на изображении ниже все точки на линии будут иметь одинаковую выходную мощность.

Если бы была включена только неизотропная антенна и измерялась выходная мощность в точке пересечения оси и изотропного излучателя, мощность была бы выше 0 дБ, скажем, 3 дБ, тогда можно было бы сказать, что эта антенна имеет коэффициент усиления 3 дБ. . Но если бы измерение производилось на противоположной стороне, усиление было бы ниже 0 дБ, возможно, -5 дБ.

Если вы хотите рассчитать, сколько энергии вы получите, вы можете использовать уравнение передачи Фрииса, чтобы получить приблизительную оценку.

The $P_r$сила, полученная$P_t$это передаваемая мощность, которую вы рассчитали сверху,$G$s — коэффициенты усиления передающей и приемной антенн соответственно (в дБ), а последний бит — уравнение изотропной антенны, которое покажет вам, сколько мощности было «потеряно», потому что она не была направлена ​​на вашу приемную антенну. Итак, как вы можете видеть, увеличение усиления антенны или передаваемой мощности приведет к увеличению принимаемой мощности.

Таким образом, вы можете либо получить антенну с более высоким коэффициентом усиления и правильно направить ее, чтобы увеличить мощность сигнала, либо увеличить мощность, подаваемую на антенну. Любой из них, выполненный правильно, увеличит выходную мощность вашей системы (или, по крайней мере, мощность, получаемую другим концом системы).

Я хочу улучшить дальность радиочастотной цепи

Формула потери связи показывает, сколько децибел теряется между передатчиком и приемником в свободном пространстве:

Потери (дБ) =$32.45 + 20log_{10}[$частота (МГц)$] + 20log_{10}[$расстояние (км)$]$

Например, если вы передаете на частоте 433 МГц и находитесь на расстоянии 10 км, потери в линии связи составят 32,4 дБ + 52,7 дБ + 20 дБ = 105 дБ. Если вы передаете только 1 км, то потери составляют 85 дБ. Здесь стоит упомянуть, что формула применима только к волнам дальнего поля, а это означает любое расстояние, превышающее 10-кратную длину волны. На частоте 433 МГц дальнее поле составляет примерно 7 м, но это будет для простых антенн, таких как диполи. Параболические параболические антенны из-за фокусировки сигналов имеют большую дальнюю зону.

Он позволяет рассчитать потери в дБ между изотропными антеннами в свободном пространстве. Настоящие антенны имеют усиление по сравнению с изотропной антенной, поэтому потери уменьшаются за счет усиления антенны. Если используются дипольные антенны, потери уменьшаются на 2 x 1,76 дБ, и они становятся примерно 102 дБ.

Если выходная мощность передачи составляет 20 дБм, используя приведенный выше пример, вы получите мощность приема -82 дБм.

Но сколько пропускной способности вы можете поставить и успешно получить. Этот документ, озаглавленный «Основы распространения радиоволн» (автор Кристофер Хаслетт), представляет собой кладезь информации по этому вопросу и связывает полосу пропускания и требуемую мощность в приемнике с формулой:

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

Если вы хотите принимать 512 кбит/с, минимальная необходимая мощность составляет -154 дБм + 57 дБм = 97 дБм.

Формула потери связи предназначена для свободного пространства, т.е. без препятствий на пути и без странных эффектов, вызванных нашей планетой. Документ, указанный выше, также содержит некоторые формулы, используемые для расчета потери связи, когда принимается во внимание «Земля». Модель Окумура-Хата (стр. 35) дает следующее:

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

Это специально для 900 МГц (хотя это ссылка на исходный документ, который охватывает другие частоты) и предполагает высоту антенны мобильного телефона 1,5 м. В приведенной выше формуле h — высота передающей станции, а d — расстояние.

Документ, на который дана ссылка, является источником отличной информации и, вероятно, заслуживает прочтения.