Signaalitehon määritys laitoksen laboratorion vastaanottimen sisääntulossa. Radiosignaalitasojen mittayksiköt Kuinka mitata tietyn taajuuden radiosignaalin teho

7.9 Parametrien mittaus radiotaajuusjärjestelmissä BER (C/N) -toiminnon mittaus

Nykyaikaiset BER-mittaustekniikat ovat käytössä erilaisia ​​järjestelmiä, joista voidaan erottaa kaksi pääasiallista.

Riisi. 7.16. Viritettävän vaimenninmenetelmän kaavio.

Tässä menetelmässä vastaanottimen radiotaajuuspolulle sisällytetään viritettävä vaimennin, jonka avulla saadaan aikaan lisävaimennusta ja vastaanottosignaalin stabiiliuden oletetaan olevan vakio koko mittausajan ajan. Signaali- ja kohinatasot mitataan tehomittarilla, kun taas vastaanottimen välitaajuuspolun kohinan mittaus ilman suodatusta antaa arvon, joka on suurempi kuin todellinen meluteho polun toimintakaistalla. Siksi tehoa mitattaessa käytetään lisäsuodattimia, jotka on viritetty toimintataajuuskaistalle.

BER-virheparametri mitataan digitaalisella kanava-analysaattorilla.

Menetelmän suurin haittapuoli on hyödyllisen signaalin vakiotehon oletus koko mittausjakson ajan. Todellisissa olosuhteissa hyödyllisen signaalin taso kärsii merkittävistä vaihteluista johtuen radioaaltojen monitie-etenemisestä ja etenemisolosuhteiden muutoksista. Tästä syystä myös C/N-suhde voi muuttua, ja jopa 1 dB:n muutos C/N:ssä voi aiheuttaa suuruusluokan muutoksen BER:ssä. Näin ollen tämä menetelmä ei tarjoa vaadittua mittaustarkkuutta etenkään pienille BER-arvoille.

2. Häiriömenetelmä BER(C/AT) mittaamiseen, jonka kaavio on esitetty kuvassa. 7.17, käyttää erityistä laitetta - C/N-parametrin analysaattoria/simulaattoria, joka mittaa hyödyllisen signaalin C tehotason syötettäessä tietty kohinataso N, mikä varmistaa suuren tarkkuuden C/N-parametrin määrittämisessä. Tässä menetelmässä analysaattori/simulaattori säätää automaattisesti tulevan kohinan tasoa, ja BER(C/AT)-ominaisuuden mittaustarkkuus voi saavuttaa arvot ~1СГ12. Tämän BER (CIN) -funktion tarkastelun päätteeksi panemme merkille seuraavan.

1. Teoreettisten ja käytännön riippuvuuksien vertailu VESHCHS/N) osoittavat, että käytännön riippuvuudet eroavat teoreettisista siinä, että käytännön BER-arvoille vaaditaan suurempi C/N-suhde. Tämä johtuu useista syistä parametrien heikkenemiseen väli- ja radiotaajuuspoluilla.

2. Käytännössä radio- ja välitaajuuspolkujen panokset ovat keskenään vertailukelpoisia, kun taas digitaalisissa tiedonsiirtojärjestelmissä, joiden nopeus on enintään 90 Mbit/s, seuraavat BER-parametrin huononemistasojen arvot ovat havaittu.

Riisi. 7.17. Kaavio BER(C/N)-mittauksen häiriömenetelmästä

IF-välitaajuuspolun heikkeneminen:

Virheet modulaattorin vaiheessa ja amplitudissa - OD dB;

Suodattimen toiminnasta johtuva symbolien välinen häiriö - 1,0 dB;

Vaihekohinan esiintyminen - 0,1 dB;

Differentiaalinen koodaus/dekoodaus - 0,3 dB;

Jitter (vaihevärinä) - 0,1 dB;

Demodulaattorin ylimääräinen kohinan kaistanleveys - 0,5 dB;

Muut syyt (ikääntyminen, lämpötilan epävakaus) - 0,4 dB.

Yhteensä siis BER-arvon heikkeneminen IF-polulla voi olla 2,5 dB. BER-tason heikkeneminen radiotaajuuspolulla:

Epälineaarisuusefektit - 1,5 dB;

Kanavan kaistanleveyden rajoituksesta ja ryhmäviiveestä johtuvat häiriöt - 0,3 dB;

Häiriöt vierekkäisissä kanavissa - 1,0 dB;

Vaimennus- ja kaikuvaikutuksista johtuva heikkeneminen - 0,2 dB. Yhteensä RF-radiotaajuuspolulla BER-heikkeneminen on 3 dB, eli järjestelmän kokonaismäärä.

Lähetyksen BER heikkeneminen voi olla -5,5 dB.

On huomattava, että kuvan 2 kaavioissa. 7.16, 7.17 ei huomioitu taajuuskorjainten tarkoitusta digitaalisilla radioteillä.

Taajuus- ja tehomittaukset radiotaajuuspoluilla.

Hyödyllisen radiosignaalin taajuuden ja tehon mittaukset toteutetaan käytännössä seuraavilla menetelmillä:

1) käytetään taajuus- ja tehomittareita,

2) käytetään spektrianalysaattoreita markkerimittaustoiminnoilla.

Toisessa menetelmässä markkeri tarjoaa liikkeen spektriominaisuuksia pitkin ja näyttää samanaikaisesti hyödyllisen radiosignaalin taajuus- ja tehoparametrien arvot.

Tehoparametrien mittausmahdollisuuksien laajentamiseksi nykyaikaiset spektrianalysaattorit tarjoavat spektrin tasoituksen, kohinan suodatuksen jne.

Taajuuskorjainten toiminnan analyysi.

Verrattuna kaapelijärjestelmät radio-ilmalla, radiosignaalien lähettämisen välineenä, on ominaisuuksia, jotka muuttuvat satunnaisesti ajan myötä. Digitaalisten radioviestintäjärjestelmien laajan käytön ja lisääntyneiden niiden lähetyksen tarkkuutta koskevien vaatimusten vuoksi vastaanottolaitteisiin on sisällytetty taajuuskorjaimet, jotka vähentävät dramaattisesti monitie-etenemisen (signaalin kohdistus) ja ryhmäviiveen (signaalin automaattinen viritys) vaikutusta. Käyttäessään digitaalisia menetelmiä suurtaajuisten signaalien moduloimiseen kehittäjät kohtasivat vaikeuksia virittää modeemeja ja muita kanavaa muodostavia laitteita tarkasti radiotaajuuspolulla. Tässä tapauksessa taajuuskorjaimet toimivat myös mahdollisten epälineaarisuuden kompensointielementteinä radiotaajuisen siirtotien laitteissa. Nykyaikaisissa radiotaajuustiedonsiirtojärjestelmissä on kaksi päätyyppiä vaimennusta, jotka liittyvät radiosignaalin etenemiseen radiotaajuuspolulla.

1) Lineaarinen vaimennus, joka on taajuudesta riippumaton tasainen signaalin amplitudin lasku signaalin jakautumistekijöistä. Lineaarinen vaimennus johtuu yleensä luonnollisista tekijöistä sähkömagneettisten aaltojen etenemisessä:

Läpiviennillä metsäalueilla;

Jakaantuessaan ilmakehään hydrometeorien (sade, lumi) läsnä ollessa.

2) Radiosignaalien monitie-etenemisestä johtuva vaimennus.

Nämä kaksi tekijää muuttavat halutun signaalin amplitudia, mikä johtaa muutokseen C/N-suhteessa, mikä lopulta vaikuttaa BER-virheparametriin. Näihin kahteen vaimenemiseen liittyvän hyödyllisen signaalin rakenteen muutokset kompensoidaan taajuuskorjainten avulla. Kuten tiedät, minkä tahansa taajuuskorjaimen toiminnan perusta on kapeakaistaisen lovisuodattimen käyttö hyödyllisen signaalin epälineaarisuuden poistamiseksi. Pääasiallinen mittausparametri on suodatussyvyyden riippuvuus taajuudesta tietyllä BER-parametrilla, jota eri katsauksissa kutsutaan M- tai W-käyräksi (kuva 7.18).

Riisi. 7.18. M-käyrät tapauksille, joissa taajuuskorjain puuttuu ja on olemassa.

M-käyrän saamiseksi yleensä simuloidaan erilaisia ​​signaalin lähetysolosuhteita, jotka kompensoidaan taajuuskorjaimella ja kompensoinnin yhteydessä muodostetaan M-käyrä. Mittauskaavio on esitetty kuvassa. 7.19.

Mittausten tuloksena saadaan kaavioita kaksipuolisten M-käyrien muodossa, joista yksi on hystereesitön (näyttää taajuuskorjaussuodattimen kyvyn tarjota tietyllä taajuudella riittävä suodatussyvyys tasoittaakseen hyödyllinen signaali) ja toinen on hystereesi (näyttää suodattimen suorituskyvyn, kun se on). oikeaa työtä tarvittaessa lisää ja vähennä ensin suodatussyvyysparametria). Käytännössä molemmat käyrät ovat välttämättömiä taajuuskorjaimen suorituskyvyn analysoinnissa.

Riisi. 7.19. M-käyrien mittauskaavio

Vaihe-taajuuden ominaisuuden epätasaisuuden ja ryhmäviiveen parametrien mittaukset.

Radiotaajuuspolun vaihetaajuusvasteen (PFC) epätasaisuus määritetään ryhmäviiveellä (GDT) kaavasta:

Vaihesiirtymän riippuvuuden suora mittaus taajuudesta f(n) ja sitä seuraava riippuvuuden eriyttäminen toteutetaan yleensä järjestelmissä, joissa vaihekohinataso on alhainen, mutta radioviestintäjärjestelmissä esiintyy vaihekohinaa kanavassa, mikä johtaa epätasaiseen vaihevasteeseen ja muutokseen ryhmäviiveessä. Tyypillisesti ryhmäviivemittaukset tehdään radiojärjestelmien vastaanottotestien aikana ja niissä otetaan huomioon mahdolliset poikkeamat lähettimen, vastaanottimen, antennilaitteiden toiminnassa ja radiosignaalin etenemisolosuhteissa. Työssä kuvataan kaksi menetelmää ryhmäviiveiden mittaamiseksi yhdistettyjen radiosignaalien käyttöön.

Radiosignaalien lineaarisen häipymisen ja monitievaimennuksen sietomittaukset

Radiosignaalien parametrit muuttuvat lineaarisen vaimennuksen ja radiosignaalien monitie-etenemisen aiheuttaman vaimennuksen vuoksi. Tehdastestejä suoritettaessa otetaan käyttöön hyväksyttävä lineaarisen vaimennusraja, joka ei ylitä 50 dB, kun BER = 10~3. Lineaarisen vaimennuksen kompensoimiseksi taajuuskorjainta käytetään osana lähetintä/vastaanotinta. Lineaarista vaimennusta kompensoivan taajuuskorjaimen suorituskykyä voidaan mitata viritettävillä vaimentimilla.

Kun mitataan radiosignaalien monitie-etenemiseen liittyvää vaimennusvastusta, on mahdollista käyttää tilakaaviota ja silmäkaaviota, jotka näyttävät:

Tilakaavio - I- ja Q-signaalien välinen ylikuuluminen näytetään ellipseinä,

Silmäkaavio - monitie-ilmiö heijastuu "silmien" keskipisteiden siirtymisellä keskustasta reunoihin.

Sekä tilakaavio että silmädiagrammi eivät kuitenkaan tarjoa kaikkia tarvittavia mittausspesifikaatioita. Monitiesignaalien ilmiön kompensoinnin tehokkuuden käytännön mittausten suorittamiseksi käytetään menetelmiä, jotka ovat yhdenmukaisia ​​kompensointimenetelmien kanssa. Koska monitietekijän esiintymistä on lähes mahdotonta ennustaa, tämän tekijän vaikutus otetaan huomioon jännitysmenetelmillä eli simuloimalla monitiesignaalin etenemisen ilmiötä. Kuten työssä todettiin, käytetään kahta mallia monitiesignaalin etenemisen simuloimiseksi.

1. Kaksoispalkkimalli. Mallinnusperiaate perustuu teoreettiseen oletukseen, että vaimennus liittyy kahden säteen häiriöön ja häiriösäteellä on viive (heijastuneen säteen osalta). Taajuusvasteen epätasaisuuden (amplitudi-taajuusominaisuus) ja ryhmäviiveen ominaisuuksista radiosignaalin kaksisäteiselle etenemiselle seuraa:

Amplitudin pienentäminen taajuuden muuttuessa;

Muutokset ryhmäviiveessä ja taajuusvasteessa minimivaiheen tapauksessa (kun pääradiokeilan amplitudi on suuri);

Muutokset taajuusvasteessa ja ryhmäviiveessä ei-minimivaiheen tapauksessa (kun tuloksena oleva säde kahden säteen häiriön jälkeen ylittää amplitudiltaan pääsignaalin).

2. Kolmipalkkimalli. Koska kaksisäteinen malli ei kuvaa amplitudimodulaation ilmiötä ja heikkojen iskukuvioiden esiintymistä toimintataajuusalueella, minkä seurauksena hyödyllisen signaalin amplitudi poikkeaa toiminta-alueen sisällä, vaikka lyöntisolmu olisi sen ulkopuolella. Toiminta-alueella käytetään kolmen säteen mallia amplitudisiirtovaikutuksen huomioon ottamiseksi. Tyypillisesti laadukkaisiin mittauksiin käytetään kaksisädemallia ja tarkkoihin mittauksiin kolmen säteen mallia.

Intermodulaatiohäiriöanalyysi.

Kun radiosignaalit etenevät tiellä, signaalien keskinäismodulaatiovuorovaikutuksia syntyy multipleksoinnin ja demultipleksoinnin aikana sekä polun sisällä olevien kanavan muodostavien laitteiden epälineaarisuuden vaikutuksesta. Tyypillisesti keskinäismodulaatiosärö on melko alhaisella tasolla - alle 40 dB suhteessa halutun signaalin tasoon. Kuitenkin keskinäismodulaatiosäröjen hallinta ja sen syiden poistaminen tarjoaa joissakin tapauksissa ratkaisun vierekkäisten kanavien häiriöiden ongelmaan. Spektrianalysaattoreita käytetään keskinäismodulaation analysointiin.

Kanavan muodostavien radiotaajuusteiden ominaisuuksien mittaukset.

Monimutkaisten mittausten lisäksi käytännössä käytetään laajasti kanavaa muodostavien radiotaajuuspolkujen ominaisuuksien mittauksia, joiden tunteminen on välttämätöntä radioteknisten tiedonsiirtojärjestelmien suunnittelussa ja käytössä. Taajuus- ja tehomittausten lisäksi palvelualueella on tarpeen mitata antennijärjestelmiä, lämpökohinatasoja, isäntäoskillaattorien taajuuden vakautta, vaihevärinää, modeemien parametreja ja vahvistusreittejä sekä suodatuslaitteita.

Antennijärjestelmän mittaukset.

Antennisyöttölaitteilla osana radiotaajuuspolkua on erittäin tärkeä rooli. Pääparametrit: säteilyteho, säteilykuvio vastaavissa tasoissa, vahvistus, impedanssi jne. lasketaan ja mitataan yleensä antennin valmistusvaiheessa. Käytön aikana tärkeitä parametreja ovat

Liikkuvan aallon kerroin (TWC): CBW = Umin/Umax, (7,38)

Seisovan aallon suhde (SWR): SWR = 1/KBW, (7,39)

Paluuhäviön taso antennitulosta, jossa Umin ja Umax ovat minimi ja maksimi jännite syöttölinjalla.

Ihanteellisen polunsovituksen tapauksessa: lähettimen lähtö - syöttölaite - antennitulo, KBV = 1 (koska kaikki lähettimen lähdöstä tuleva energia ohjataan antenniin ja samalla £/min = Umax), jos kyseessä on Umin = 0, VSWR = oo KBV = 0 — syöttölaitteessa esiintyy seisova aaltotila, jota ei voida hyväksyä.

Todellisessa tapauksessa SWR voi saada arvot 1,1...2, eli SWR = 0,5...0,9. Digitaalisten tiedonsiirtojärjestelmien radioteillä, joissa on digitaalityyppiset modulaatiot, vaaditaan alhainen paluuhäviö, eli minimi SWR-arvo -1,1, kun syöttölinjan moodi on lähellä korkeaa sovitusastetta.

Esimerkiksi 64 QAM-modulaatiota käyttäville mikroaaltolinkeille suositeltu antennin paluuhäviön vaimennustaso on 25 dB tai korkeampi. Paluuhäviöiden mittaamiseen käytetään yleensä kuvassa esitettyä piiriä. 7.20.

Mikroaaltooskillaattorista antenniin syötetään signaali passiivisen suuntakytkimen kautta. Tulosta heijastuvan aallon läsnäollessa sähkömagneettiset värähtelyt tulevat spektrianalysaattoriin (tai valikoivaan vastaanottimeen) suuntakytkimen kautta, jossa mitataan heijastuneen tehon tasoa. Heijastuneen tehon tason vähentämiseksi antennin syöttölaitteen reitti sovitetaan. Käytännössä tehomittarin spektrianalysaattorin sijasta käytettynä mittaustarkkuus laskee, koska tehomittari ottaa yhdessä heijastuneen signaalin kanssa huomioon radiokanavan ulkoisiin vaikutuksiin liittyvän melutason tietyllä toimintataajuusalueella.

Radiotaajuuspolkuelementtien sisäisen lämpökohinan tason mittaukset.

Melutason kasvaessa symbolien välinen vääristymä kasvaa jyrkästi digitaalisia signaaleja ja BER-arvo kasvaa. Tilakaavioissa ja silmäkaavioissa tämä näkyy tilan näyttöpisteiden koon kasvuna ja "silmien sulkemisena". Melun mittaus erilaisia ​​laitteita osana radiotaajuuspolkua se suoritetaan käyttövaiheessa kohonneen melutason paikan paikallistamiseksi. Ottaen huomioon, että eri laitteiden luontainen kohina radiotaajuuspolulla on pieni, käytetään mittauksissa differentiaalimenetelmiä. Tätä varten testisignaaliin sekoitetaan häiritsevä yksitaajuinen signaali ja sitten tehdään kohinamittauksia häiritsevän signaalin ja kohinan välisen eron perusteella. Tätä menetelmää käytetään pienitehoisen melun mittaamiseen. Esimerkkinä kuvassa. Kuva 7.21 esittää kohinamittausten tulokset häiritsevän yksitaajuisen signaalin taustalla 16 QAM -modulaatiolle signaali-kohinasuhteella C/I = 15 dB, kun taas, kuten kuvasta voidaan nähdä, melutaso johtaa pisteiden koon kasvuun tilakaaviossa ja "silmän sulkemisen" vaikutukseen silmäkaaviossa.

Riisi. 7.21. Esimerkkejä tilakaaviosta ja silmädiagrammista mitattaessa kohinaa C/1 = 15 dB.

Vaihevärinän mittaukset.

Tärkeä parametri digitaalimodulaatiolla varustettujen radiotaajuisten lähetysjärjestelmien mittaamisessa on vastaanottimen/lähettimen isäntäoskillaattorien signaalin vaihevärinä, ns. Jitterin analysointiin käytetään tehokkaasti tilakaaviota, koska silmädiagrammi ei ole sille herkkä. Jos signaalin vaihevärinää esiintyy tiellä, niin, kuten seuraa

Riisi. 7.22, tilakaavion pisteiden koko on kasvanut. Jitterin esiintymiseen liittyvien ongelmien eliminoimiseksi jitteriä mitattaessa suoritetaan yleensä isäntäoskillaattorien toimintaparametrien lisämittauksia ja eliminoidaan viat.

Modeemin parametrien mittaukset.

Modeemin parametrien mittaamiseen käytetään yleensä analysaattoreita, jotka tarjoavat signaalimittauksia tilakaavioiden ja silmäkaavioiden muodossa, jotka tarjoavat täydellisimmän tiedon rakenteesta ja digitaalisten modulaatioparametrien muutoksista. Kuvassa Kuvassa 7.23 on esimerkkinä tilakaavio ja silmädiagrammi kvadratuuriamplitudimodulaation tapauksessa 16 tilassa 16 QAM, josta se seuraa:

Tilakaavion pisteiden hämärtyminen osoittaa kohinan vaikutuksen;

"Silmän" koon vääristymä osoittaa mahdollisia häiriöitä digitaalisen kanavan toiminnassa (esimerkiksi symbolien välisten vääristymien esiintyminen).

Riisi. 7.23. Esimerkki tilakaaviosta ja silmäkaaviosta 16-tilan AM 16 QAM -kotelolle

Tarkastellaan seuraavia modeemihäiriötyyppejä ja vastaavia kaavioita.

1.Synkronoinnin menetys digitaalinen kanava.

Globaali demodulaattorivika/irrotus tai vaihelukituksen vika voi johtaa sovituksen menettämiseen modulaattorin ja demodulaattorin välillä ja signaalin menetykseen siirtojärjestelmässä. Tässä tapauksessa tilakaavio edustaa signaalien satunnaista jakautumista vastaavien modulaatiotasojen välillä, silmädiagrammin "silmä" on täysin kiinni (kuva 7.24).

Riisi. 7.24. Esimerkki synkronoinnin katoamisesta digitaalisessa kanavassa: tilakaavio edustaa signaalien satunnaista jakautumista vastaaville modulaatiotasoille, silmäkaavion "silmä" on kokonaan kiinni.

2. Modulaatio/demodulaatiotason parametrien asetusten rikkominen.

Kuvassa Kuva 7.25 esittää tilakaaviota, josta seuraa, että kun modulaatio/demodulaatiotasot määritettiin, signaalin amplitudissa syntyi epätasapaino. Tilakaavion muutokset voivat viitata modulaattorin epälineaarisuuteen tai DAC:n toimintahäiriöön.

Riisi. 7.25. Esimerkki modulaatio/demodulaatiotason asetusten rikkomisesta.

3. Demodulaattorin I- ja Q-vektorien ortogonaalisuuden rikkominen.

Yksi yleisimmistä modeemin toiminnan virheistä on demodulaattorin toimintahäiriö, kun demodulaattorin napakoordinaattien I- ja Q-vektorit eivät ole tiukasti ortogonaalisia. Tämä johtaa ristiriitaan tilakaavion tilojen ja ortogonaalisen koordinaattiruudukon välillä (Kuva 7.26).

Tähän vikaan voi liittyä vaihesynkronointivirhe kantoaallon palautuspiirissä tai ei. Jos virhettä ei ole, tämän toimintahäiriön vaikutus silmädiagrammiin vähenee signaalin I kaavion "silmän" sulkemiseen ja Q-kaavion muutoksen puuttumiseen virheen, molempien kaavioiden "silmät" suljetaan. On huomattava, että pelkkä silmädiagrammin analyysi ei mahdollista toimintahäiriön syyn määrittämistä, koska tämä kaavio on täysin sama kuin silmäkaavio, jos sellainen on korkeatasoinen lisäkohinaa kanavassa. Tässä tapauksessa vain tilakaavio voi tarjota luotettavan määrityksen toimintahäiriön syystä. Kuvatun vian poistaminen edellyttää demodulaattorin säätämistä I- ja Q-signaalien ortogonaalisuuden suhteen. 7.27 havaitsi 2,3 asteen vaihesynkronointivirheen.

Riisi. 7.27. Esimerkki vaihesynkronointivirheestä.

Vahvistimien toimintaparametrien mittaukset osana radiotaajuuspolkua.

Radiotaajuuspolun osana olevien vahvistimien toiminnan tärkeimmät mitatut parametrit ovat:

Vahvistimien aiheuttama kohina;

Vahvistusosien epälineaarisuusparametrit.

Amplitudiylikuormitus voi aiheuttaa vahvistimen siirtymisen epälineaariseen tilaan ja sen seurauksena jyrkän virheen todennäköisyyden kasvuun digitaalisessa siirtojärjestelmässä. Tilakaavioiden ja silmädiagrammien käyttö mahdollistaa radioliikenteen laatuparametrien laskun syiden arvioimisen (epälineaariset vääristymät johtavat tilakaavion pisteiden hämärtymiseen ja silmäkaavion "silmän" sulkeutumiseen).

Radiosignaalin perusparametrit. Modulaatio

§ Signaalin voimakkuus

§ Ominaissignaalienergia

§ Signaalin kesto T määrittää ajan, jonka aikana signaali on olemassa (muu kuin nolla);

§ Dynaaminen alue on suurimman hetkellisen signaalitehon suhde pienimpään:

§ Signaalispektrin leveys F - taajuuskaista, jolle pääsignaalienergia on keskittynyt;

§ Signaalikanta on signaalin keston ja sen spektrin leveyden tulo. On huomattava, että spektrin leveyden ja signaalin keston välillä on kääntäen verrannollinen suhde: mitä lyhyempi spektri, sitä pidempi signaalin kesto. Siten pohjan koko pysyy käytännössä ennallaan;

§ Signaali-kohinasuhde on yhtä suuri kuin hyödyllisen signaalitehon suhde kohinatehoon (S/N tai SNR);

§ Lähetetyn tiedon määrä kuvaa signaalin siirtoon tarvittavaa tietoliikennekanavan kaistanleveyttä. Se määritellään signaalin spektrin leveyden ja sen keston ja dynaamisen alueen tulona

§ Energiatehokkuus (potentiaalinen kohinansieto) kuvaa lähetettyjen tietojen luotettavuutta, kun signaali altistuu additiiviselle valkoiselle Gauss-kohinalle edellyttäen, että symbolisekvenssi palautetaan ihanteellisella demodulaattorilla. Se määräytyy minimisignaali-kohinasuhteen (E b /N 0) perusteella, joka on tarpeen datan siirtämiseksi kanavan kautta virhetodennäköisyydellä, joka ei ylitä määritettyä. Energiatehokkuus määrittää hyväksyttävän toiminnan edellyttämän vähimmäistehon. Modulaatiomenetelmän ominaisuus on energiatehokkuuskäyrä - ihanteellisen demodulaattorin virhetodennäköisyyden riippuvuus signaali-kohinasuhteesta (E b /N 0).

§ Spektritehokkuus - tiedonsiirtonopeuden suhde radiokanavan käytettyyn kaistanleveyteen.

• AMP: 0,83
• NMT: 0,46
• GSM: 1,35

§ Lähetyskanavan vaikutusten kestävyys luonnehtii lähetettävän tiedon luotettavuutta, kun signaali altistuu tietyille vääristymille: monitie-etenemisen aiheuttama häipyminen, kaistarajoitukset, taajuus- tai aikakeskittyneet häiriöt, Doppler-ilmiö jne.

§ Vaatimukset vahvistimen lineaarisuudesta. Signaalien vahvistamiseen tietyntyyppisillä modulaatioilla voidaan käyttää epälineaarisia luokan C vahvistimia, jotka voivat vähentää merkittävästi lähettimen tehonkulutusta, kun taas kaistan ulkopuolisen säteilyn taso ei ylitä sallittuja rajoja. Tämä tekijä on erityisen tärkeä matkaviestinjärjestelmille.

Modulaatio(Latina modulatio - säännöllisyys, rytmi) - prosessi, jossa muutetaan yhtä tai useampaa suurtaajuisen kantoaallon värähtelyn parametria matalataajuisen informaatiosignaalin (viestin) lain mukaisesti.

Lähetetyt tiedot sisältyvät ohjaus- (moduloivaan) signaaliin, ja informaation kantoaallon roolia hoitaa suurtaajuinen värähtely, jota kutsutaan kantoaaltosignaaliksi. Modulaatio on siis prosessi, jossa informaatiovärähtely "lasketaan" tunnetulle kantoaalolle.

Moduloinnin seurauksena matalataajuisen ohjaussignaalin spektri siirtyy alueelle korkeat taajuudet. Tämä mahdollistaa lähetystä järjestettäessä konfiguroida kaikkien vastaanottavien ja lähettävien laitteiden toiminta eri taajuuksilla siten, että ne eivät "häiritse" toisiaan.

Kantajana voidaan käyttää erimuotoisia värähtelyjä (suorakulmio, kolmio jne.), mutta useimmiten käytetään harmonisia värähtelyjä. Sen mukaan, mikä kantoaaltovärähtelyn parametreista muuttuu, modulaation tyyppi erotetaan (amplitudi, taajuus, vaihe jne.). Diskreetillä signaalilla tapahtuvaa modulaatiota kutsutaan digitaaliseksi modulaatioksi tai avaimeksi.

Radiolähetyslaitteen pääparametri on ilmaan lähetetyn signaalin teho. On huomattava, että VHF-alueen signaalitehon vaatimukset määräytyvät radioaaltojen etenemisen ominaisuuksista tällä taajuusalueella.

VHF-alueen ensimmäinen ominaisuus on radioaaltojen suoraviivainen eteneminen näkökentän sisällä. Kuva 1 havainnollistaa tätä radioaallon etenemisen ominaisuutta tällä alueella.

Kuva 1. Radiolinkin näkökenttä

Kun otetaan huomioon radioaaltojen taittuminen VHF-alueella, näköetäisyys kilometreinä L määritetään suunnilleen seuraavasti:

, (1)

Kun tukiaseman antennin ja toistimen korkeus on 70 m, viestintäetäisyys ei saa ylittää 70 km:

Kun tukiaseman antennin ja toistimen korkeus on 70 m, viestintäetäisyys ei saa ylittää 70 km. Likimääräiset näköetäisyydet VHF-alueella on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Radiolinkin likimääräinen kantama VHF-alueella

Lasketaan tarvittava lähettimen signaalin lähtöteho tietylle etäisyydelle. Tätä varten käytämme hyvin tunnettua kaavaa signaalin tehon määrittämiseksi radiovastaanottimen sisääntulossa:

, (2) missä P prm - signaalin teho radiovastaanottimen sisääntulossa; P prd - signaalin teho radiolähettimen lähdössä; - radiosignaalin aallonpituus; r— vastaanottimen ja lähettimen välinen etäisyys; G prd - radiolähettimen antennin vahvistus (aikoina); G prm on radiovastaanotinantennin vahvistus (aikoina);

On huomattava, että matkaviestinjärjestelmissä signaalin voimakkuus mitataan dBm:inä. Tämä on watteina ilmaistun signaalitehon itseisarvon suhde 1 mW:n signaalitehoon.

, (3)

Esimerkiksi 2 W:n signaaliteho vastaa arvoa 33 dBm ja 10 W:n signaaliteho vastaa 40 dBm:ää. Tämän lähestymistavan avulla voit korvata jako- ja kertolaskutoiminnot vähennyksellä ja summauksella. Tässä tapauksessa kaava radiovastaanottimen (2) tulon signaalitehon määrittämiseksi desibeleinä ilmaistuna on seuraava:

, (4)

Ilmaistakaamme siitä lähettimeltä vaadittava teho vapaassa tilassa toimiessaan. 160 MHz:n kaistalla ja ympärisuuntaisilla antenneilla tämä teho on yhtä suuri kuin:

, (5)

Kun signaali-kohinasuhde demodulaattorin sisääntulossa on 6 dB, lähettimen teho voidaan rajoittaa 1 mW:iin.

Toisaalta, kun radioaalto etenee pitkin maan pintaa, se kokee lisäabsorptiota. Erilaisten esteiden ympärille taipuvien radioaaltojen ja niiden tunkeutumisen varjo- ja penumbra-alueille selittämiseen käytetään Huygens-Fresnel-periaatetta. Fresnel-mallin mukaan radioaaltojen etenemisaluetta lähettävien ja vastaanottavien laitteiden välillä rajoittaa niitä yhdistävän linjan ympäri kiertävä ellipsoidi. Tämä ellipsoidi on monikerroksinen ja voi sisältää äärettömän määrän vyöhykkeitä.

Vyöhykettä, joka on lähinnä lähettimen ja vastaanottimen yhdistävää linjaa, kutsutaan ensimmäiseksi Fresnel-vyöhykkeeksi. On yleisesti hyväksyttyä, että radioaaltojen etenemisen aikana merkittävin on ensimmäinen Fresnel-vyöhyke. Noin puolet välitetystä energiasta on keskittynyt siihen. Kuvio 3 esittää pitkittäisleikkauksen ensimmäisestä Fresnel-vyöhykkeestä.

Kuva 3. Fresnel-vyöhykkeen määritelmä

Radiolinkin mille tahansa pisteelle ensimmäisen Fresnel-vyöhykkeen (R0) säde voidaan löytää kaavalla:

, (6)

Kun otetaan huomioon maan pinnan vaikutus, ensimmäisen Fresnel-vyöhykkeen suurin säde on tärkeä. Antennien samalla korkeudella tämä säde on radiolinkin keskellä. Tässä tapauksessa kaava (6) muunnetaan seuraavaan muotoon:

, (7)

Kun radiolinkin kantama on yli 5 km, on lisäksi otettava huomioon Maan kaarevuus esteenä. Tämä vaikutus on havainnollistettu kuvassa 3. Jotta voidaan ottaa huomioon maanpinnan tason nousu radiolinkin keskellä sen kaarevuuden vuoksi, voit käyttää seuraavaa kaavaa:

, (8) missä hmax on Maan kaarevuuden aiheuttaman esteen maksimikorkeus (m), L on lähettimen ja vastaanottimen välinen etäisyys (km).

Maan kaarevuuden vuoksi syntyneen esteen korkeusarvot suhteellisille etäisyyksille r tek /L on esitetty taulukossa 1.

pöytä 1

L	Suhteellinen etäisyys radiovälillä
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
5 km	0,02 m	0,08 m	0,18 m	0,31 m	0,5 m	0,31 m	0,18 m	0,08 m	0,02 m
10 km	0,7 m	1,3 m	1,7 m	1,9 m	2 m	1,9 m	1,7 m	1,3 m	0,7 m
15 km	1,5 m	2,7 m	3,6 m	4 m	4,25 m	4 m	3,6 m	2,7 m	1,5 m

Lasketaan nyt signaalin lisäabsorptio, joka johtuu sen varjostuksesta maan pinnalla. Tätä varten laskemme korkeuden h max radiotien keskellä:

, (9)

Radiolinjan suhteellinen välys on yhtä suuri kuin

, (10)

Nyt käyttämällä kuviossa 4 esitettyä signaalin vaimennuksen riippuvuutta suhteessa esteen etäisyyteen, määritämme signaalin lisävaimennuksen.

Kuva 4. Signaalin vaimennuksen riippuvuus estevarasta

Kun suhteellinen radiolinkin välys on -0,37, signaalin lisävaimennus on 50 dB. Tämän seurauksena tarvittava lähettimen teho nousee -6 dBm:stä +44 dBm:iin. Tämä teho vastaa 20 W:n lähettimen tehoa.

Tässä tapauksessa harkitsimme tilannetta, jossa yksi radiolähetin sijaitsee yhdessä paikassa. Tukiaseman toistimien sijoittamiseen ei kuitenkaan ole monia sopivia paikkoja. Siksi yleensä suuri määrä radiojärjestelmien radiolähettimiä eri tarkoituksiin on keskittynyt yhteen paikkaan. Sen varmistamiseksi, etteivät ne häiritse toisiaan, lähettimen lähtöön on asennettava erilaisia ​​erotuslaitteita, kuten suodattimia, kiertovesipumppuja ja yhdistäjiä. Jokainen niistä heikentää radiosignaalin tehoa. Lisäksi signaalia voidaan vaimentaa antennin syöttöradalla. Signaalin kokonaisvaimennusarvo voi olla 12 dB. Tämä johtaa siihen, että vaikka lähettimen lähdön teho on 100 W, vain 6 W saavuttaa antennin:

, (11)

Esimerkkinä muunnetaan tämä arvo watteiksi:

, (12)

johtopäätöksiä

• VHF-alueella toimimiseen, ottaen huomioon maan pinnan kaarevuuden ja esteiden vaikutus, tarvitaan vähintään 2 W lähetinteho
• Kiinteillä radioasemilla vaadittu teho nousee 50 ... 100 W:iin syöttöjen ja yhdistäjien häviöiden vuoksi

Kirjallisuus:

Muut radiolähetinlaitteiden parametrit:

Radiolähettimen erittäin tärkeä ominaisuus on lähetettyjen taajuuksien alue. Järjestä matkaviestintä VHF-alueella...
http://site/UGFSvSPS/DiapPrdFr/

Radiosignaalia muodostettaessa on erittäin tärkeää, että lähetettävän signaalin koko spektri keskittyy tietylle radiokanavalle varatulle taajuuskaistalle...
http://site/UGFSvSPS/maska/

LYHYT KUVAUS

Tehomittarisarja Anritsu ML2490A Ne ovat nopeita digitoijia ja niihin kytketyistä tehoantureista tulevien signaalien prosessoijia. Anritsu ML2495A malli on yksikanavainen ja tukee yhden anturin liittämistä ja Anritsu ML2496A malli voi toimia samanaikaisesti kahden eri anturin kanssa. Kytkettyjen antureiden tyypeistä riippuen taajuusalue voi olla 100 kHz - 65 GHz.

Erittäin suuren digitalisointinopeuden (aikaresoluutio saavuttaa 1 ns) ansiosta Anritsun ML2490A-sarjan mittareita voidaan käyttää tutkien kehittämiseen ja konfigurointiin, ja näiden laitteiden kaistanleveys, joka on 65 MHz, mahdollistaa niiden käytön kaikissa vaiheissa. langattomien 3G-viestintäjärjestelmien, 4G ja 5G, rakentamisen ja käytön, mukaan lukien seuraavan sukupolven järjestelmät, jotka perustuvat monimutkaisiin modulaatiotekniikoihin, kuten OFDM.

Pulssi- ​​ja huipputehoanturien lisäksi Anritsun ML2490A-sarjaan voidaan liittää useita antureita mittaamaan paikallaan olevia radiosignaaleja (CW), mikä tekee niistä monipuolisia sovelluksissa. Voit ladata täydellisen kuvauksen kaikista Anritsu ML2490A -sarjan ominaisuuksista alta tämän sivun osiossa.

Pääasialliset tunnusmerkit:
Kanavien lukumäärä: 1 (malli ML2495A) tai 2 (malli ML2496A).
Taajuus: 100 kHz – 65 GHz (riippuen anturista).
Kaistanleveys (videokaista): 65 MHz.
Tyypillinen nousuaika: 8 ns (MA2411B-pulssikooderilla).
Aikaresoluutio: 1 ns. Sisäänrakennettu tehokalibraattori (50 MHz ja 1 GHz).
Ihanteellinen tutkasovelluksiin ja langattomat nettiyhteydet(4G ja 5G).
Tehomittaukset: keskiarvo, minimi, maksimi, huippu, huippu, PAE (tehon lisätty tehokkuus).
Näyttö 8,9 cm (resoluutio 320 x 240). Liitännät: Ethernet, IEEE-488 (GPIB), RS-232.
Paino: 3 kg. Mitat: 213 x 88 x 390 mm. Käyttölämpötila: 0°C - +50°C.
Mittaa tarkasti minkä tahansa radiosignaalin teho

YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

Anritsun ML2490A-sarjan RF-tehomittarit tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn verrattuna Anritsun muihin kahden mittarin sarjaan (ML2480B ja ML2430A). ML2490A-sarjaan kuuluu kaksi mallia: yksikanavainen ML2495A ja kaksikanavainen ML2496A. Molemmat mallit toimivat yhdessä ulkoisten antureiden (anturien) kanssa. Anritsun ML2490A tehomittarit ovat yhteensopivia kuuden sarjan anturien kanssa, jotka kattavat erittäin laajan valikoiman sovelluksia taajuusalueella 10 MHz - 50 GHz ja tehoalueella -70 dBm - +20 dBm.

Liitetyn anturin tyypistä riippuen Anritsu ML2490A -mittarit voivat mitata seuraavat signaalin voimakkuusparametrit: Keskiarvo (keskiarvo), Min (minimiarvo), Max (maksimiarvo), Peak (huippuarvo), Crest (huipputekijä), nousu - aika (nousuaika), PAE (Power Added Efficiency) jne. Anritsu ML2490A -laitteissa on vakiona sisäänrakennettu tehokalibraattori kahdelle taajuudelle: 50 MHz ja 1 GHz.

Tässä kuvassa on Anritsu ML2495A yksikanavainen RF-tehomittari ja Anritsu ML2496A kaksikanavainen RF-tehomittari sekä kaksi parasta anturia: Anritsu MA2411-pulssianturi (jopa 40 GHz) ja Anritsu MA2491A (laaja-laaja-anturi) GHz).

Anritsu ML2495A yksikanavainen mittari (ylhäällä) ja Anritsu ML2496A kaksikanavainen mittari (alhaalla) sekä MA2411-pulssitehoanturi ja MA2491A laajakaistainen tehoanturi.

Pulssitehoanturi Anritsu MA2411B

Anritsu ML2495A ja ML2496A tehomittarit yhdessä Anritsu MA2411B anturin kanssa ovat ihanteellisia pulssiradiosignaalien mittaamiseen taajuusalueella 300 MHz - 40 GHz. Tyypillisellä 8 ns:n nousuajalla ja 1 ns:n resoluutiolla tutkapulssien ominaisuuksien suorat mittaukset sekä laaja valikoima muun tyyppisiä signaaleja pulssi- ​​tai purskerakenteella ovat mahdollisia.

Tässä kuvassa on kuvakaappaus Anritsu ML2496A -tehomittarista, jossa on RF-pulssin reunan parametrien mittaustulokset. Mittaukset suoritettiin Anritsun MA2411B-pulssitehosensorilla. Vaaka-akselin asteikko on 20 ns jakoa kohti ja pystyakselilla 3 dB jakoa kohti. Anturista tuleva signaali digitalisoitiin nopeudella 62,5 MSa/s.

Tässä kuvassa on kuvakaappaus Anritsu ML2496A -tehomittarista, joka näyttää neljän peräkkäisen RF-pulssin mittaustulokset. Vaaka-akselin asteikko on 2 µs jakoa kohti ja pystyakselilla 5 dB jakoa kohti. Jokaiselle pulssille voit mitata: nousuajan, laskuajan, keston ja muita parametreja, mukaan lukien pulssin toistovälin PRI (Pulse Repetition Interval). Pulssiryhmän tulokset näkyvät myös näytöllä: minimi-, maksimi- ja keskitehoarvot.

Neljän peräkkäisen radiotaajuuspulssin parametrien mittaus.

Mittattaessa suuritehoisia radiosignaaleja käytetään usein vaimentimia tai kytkimiä. Anritsun ML2490A sarjan tehomittareissa on mahdollisuus ottaa automaattisesti huomioon ulkoisen vaimentimen tai kytkimen arvo niin, että mittaustulokset näytöllä vastaavat todellista tehoa.

Ennen kuin Anritsu MA2411B -anturia käytetään ML2490A-sarjan tehomittarin kanssa, ne on kalibroitava yhdessä. Tätä varten referenssisignaalilähtö (kalibraattori), jonka taajuus on 1 GHz ja amplitudi 0 dBm (1 mW), sijaitsee tehomittarin etupaneelissa. Kytkemällä anturin tähän lähtöön ja napsauttamalla vastaavaa valikkokohtaa kalibroit anturin ja nollaat mittauspolun virheet, jolloin laite valmistelee tarkkoja mittauksia varten.

Anritsu MA2411B-anturi on optimoitu mittaamaan pulssi- ​​ja laajakaistamoduloituja signaaleja, mutta sillä voidaan mitata tarkasti paikallaan pysyvien (CW) ja hitaasti muuttuvien radiosignaalien ominaisuuksia. Vastaava kuvakaappaus näkyy tässä kuvassa.

Laajakaistaiset tehoanturit Anritsu MA2490A ja MA2491A

Kaksi laajakaistaanturia on suunniteltu mittaamaan tietoliikennesignaalien parametreja sekä tietyntyyppisiä pulssisignaaleja: Anritsu MA2490A (50 MHz - 8 GHz) ja Anritsu MA2491A (50 MHz - 18 GHz). Molemmat anturit tarjoavat 20 MHz kaistanleveyttä (kutsutaan myös videokaistanleveydeksi tai vastenopeudeksi), mikä riittää mittaamaan tarkasti nopeasti muuttuvat signaalit, kuten 3G/4G, WLAN, WiMAX ja useimpien tutkajärjestelmien pulssit. Näiden antureiden nousuaika pulssimittaustilassa on 18 ns.

MA2490A- ja MA2491A-anturien impulssiominaisuudet ovat hieman huonommat kuin edellä mainituilla MA2411B:llä, mutta pienin mitattu teho on -60 dBm, MA2411B:n -20 dBm sijasta. Alemman tehokynnyksen merkittävä laajeneminen saavutetaan antureiden sisällä olevan ylimääräisen mittauspolun ansiosta, joka kytkeytyy automaattisesti päälle pienillä tehoarvoilla.

Tässä kuvassa on kuvakaappaus Anritsu ML2496A -tehomittarista GSM-signaaliparametrien mittaustuloksilla. Mittaukset suoritettiin Anritsun MA2491A laajakaistaisella tehosensorilla. Vaaka-akselin asteikko on 48 µs jakoa kohti ja pystyakselilla 5 dB jakoa kohti. Yksittäisten signaalifragmenttien huipputeho saavuttaa 12 dBm.

GSM-signaalin parametrien mittaaminen Anritsun MA2491A laajakaistasensorilla.

Anritsun MA2440D-sarjan erittäin tarkat dioditehoanturit (anturit)

Tämä sarja erittäin tarkkoja antureita on suunniteltu radiosignaaleille, joiden muutos- tai modulaationopeus on alhainen (kuten TDMA), sekä kiinteille (CW - Continuous Wave) -signaaleille. Näiden antureiden vastenopeus (videon kaistanleveys) on 100 kHz ja nousuaika 4 µs. Kaikissa MA2440D-sarjan antureissa on sisäänrakennettu 3 dB:n vaimennin, joka parantaa merkittävästi anturin RF-tuloliittimen sovitusta (SWR). Laaja dynaaminen alue 87 dB ja lineaarisuus parempi kuin 1,8 % (jopa 18 GHz) ja 2,5 % (jopa 40 GHz) tekevät näistä antureista ihanteellisia monenlaisiin sovelluksiin, mukaan lukien radiovahvistuksen ja vaimennusmittaukset.

Anritsun MA2440D sarja koostuu kolmesta mallista, jotka eroavat ylemmän taajuusalueen ja tuloliittimen tyypin osalta: malli MA2442D (10 MHz - 18 GHz, N(m) liitin), malli MA2444D (10 MHz to 40 GHz, K(m) liitin) ja malli MA2445D (10 MHz to 50 GHz, liitin V(m)). Esimerkkinä tässä kuvassa on Anritsu MA2444D-anturi, jossa on K(m)-liitin.

Erittäin tarkat Anritsun MA24000A-sarjan lämpövaikutukseen perustuvat tehoanturit

Tämä sarja erittäin tarkkoja antureita on suunniteltu kiinteisiin (CW - Continuous Wave) ja hitaasti muuttuviin radiosignaaleihin. Näiden antureiden nousuaika on 15 ms. Tämän sarjan antureiden toimintaperiaate perustuu lämpösähköiseen vaikutukseen, jonka avulla voit mitata tarkasti minkä tahansa radiosignaalin keskimääräisen tehon riippumatta sen rakenteesta tai modulaatiotyypistä. Näiden antureiden dynaaminen alue on 50 dB, ja lineaarisuus on parempi kuin 1,8 % (18 GHz asti) ja 2,5 % (50 GHz asti).

Anritsun MA24000A sarja koostuu kolmesta mallista, jotka eroavat ylemmältä taajuusalueelta ja tuloliittimen tyypiltä: malli MA24002A (10 MHz - 18 GHz, N(m) liitin), malli MA24004A (10 MHz - 40 GHz, K(m) liitin) ja malli MA24005A (10 MHz - 50 GHz, liitin V(m)). Kaikki kolme Anritsun MA24000A sarjan anturia näkyvät tässä kuvassa.

Anritsun ML2490A sarjan tehomittareiden toimintaperiaate ja sisäinen rakenne

Anritsun ML2490A-sarjan mittareihin kytketyt tehoanturit suorittavat toiminnon, joka muuntaa korkeataajuisen signaalin, jonka teho on mitattava, matalataajuiseksi signaaliksi. Tämä matalataajuinen signaali tulee anturista ML2490A-sarjan mittarin tuloon, digitoidaan sisäänrakennetulla ADC:llä, käsitellään digitaalisella signaaliprosessorilla ja näytetään laitteen näytöllä.

Tämä kuva näyttää yksikanavaisen ML2495A:n lohkokaavion. Tässä lohkokaaviossa on vihreällä korostettuna kaksi ADC:tä (analog-to-digital converters), joiden avulla digitoidaan mittariin kytketystä tehoanturista tuleva matalataajuinen signaali. Jos Anritsu MA2440D-sarjan diodianturi tai Anritsu MA24000A-sarjan termosähköinen anturi on kytketty, digitointi suoritetaan 16-bittisellä ADC:llä. Ja jos Anritsu MA2411B-pulssianturi tai Anritsu MA2490A- tai MA2491A-laajakaistaanturit on kytketty, digitalisointi suoritetaan käyttämällä nopeaa 14-bittistä ADC:tä.

Lohkokaavio yksikanavaisesta tehomittarista Anritsu ML2495A.

Ja tältä se näyttää sisäinen organisaatio Anritsu ML2490A sarjan tehomittari. Keskellä on pieni suorakaiteen muotoinen sisäänrakennetun kalibraattorin 50 MHz ja 1 GHz taajuuslevy, jonka suurtaajuuskaapeli on kytketty etupaneelin N-liittimeen. Kalibraattorikortin alla on suuri mittauslevy, joka sisältää analogisen osan, ADC:n ja joukon ohjelmoitavia logiikkamatriiseja. Välittömästi mittauskortin alapuolella on toinen suuri digitaalinen käsittely- ja ohjauskortti, joka sisältää DSP:n (digitaalinen signaaliprosessori), mikrokontrollerin sekä digitaaliset näyttö- ja ohjausyksiköt.

Kaikki Anritsun ML2490A sarjan tehomittarit toimitetaan tietokoneohjelmalla kaukosäädin Anritsu PowerMax. Tämä ohjelma toimii Windows-yhteensopivassa henkilökohtainen tietokone ja mahdollistaa etäohjauksen yksikanavaisen Anritsu ML2495A tai kaksikanavaisen Anritsu ML2496A laitteen toiminnasta. Mittausten tekeminen PowerMax-ohjelmistolla tekee siitä helppoa alkuasennus laite, nopeuttaa mittausten käsittelyä ja mahdollistaa tulosten kätevän dokumentoinnin ja tallennuksen.

Tässä kuvakaappauksessa on esimerkki Anritsu PowerMax -pääikkunasta. Tässä tapauksessa ohjataan kaksikanavaista Anritsu ML2496A mallia, jonka ensimmäinen kanava on kytketty Anritsun MA2411B pulssitehoanturiin ja Anritsu MA2491A laajakaistainen tehoanturi toiseen kanavaan. Suurentaaksesi kuvaa, klikkaa kuvaa.

Anritsu ML2490A sarjan tehomittarit toimitetaan Anritsu PowerMax -ohjelmiston kanssa.
Klikkaa kuvaa suurentaaksesi kuvan.

Anritsun ML2490A mittarien ja tehoanturien tekniset tiedot

Alla on luettelo Anritsun ML2490A-sarjan tehomittarien tärkeimmistä teknisistä ominaisuuksista. Katso mittareiden yksityiskohtaiset tekniset ominaisuudet alla tällä sivulla osiossa.

Anritsun ML2490A sarjan tehomittareiden tärkeimmät tekniset ominaisuudet.

Alla on luettelo tehoanturien (tehoanturien) tärkeimmistä teknisistä ominaisuuksista. erilaisia ​​tyyppejä, jotka ovat yhteensopivia Anritsun ML2490A sarjan mittareiden kanssa. Katso antureiden yksityiskohtaiset tekniset ominaisuudet tämän sivun alla olevasta osiosta.

Anritsun ML2490A-sarjan kanssa yhteensopivien tehoanturien pääominaisuudet.

Anritsu ML2490A-sarjan tehomittarin paketin sisältö

Nimi	Lyhyt kuvaus
Anritsu ML2495A	Yksikanavainen tehomittari pulssi-, moduloidulle ja kiinteälle radiosignaalille
tai
Anritsu ML2496A	Kaksikanavainen tehomittari pulssi-, moduloidulle ja kiinteälle radiosignaalille
plus:
2000-1537-R	1,5 metrin kaapeli anturin liittämiseen (1 kpl kutakin kanavaa kohti)
-	Sähköjohto
-	Optinen levy dokumentaatiolla ja PowerMax-ohjelmistolla
-	Kalibrointitodistus
-	1 vuoden takuu (voidaan pidentää 3 ja 5 vuoteen)

Lisävarusteet ja tarvikkeet Anritsun ML2490A-sarjan tehomittareihin

Päävaihtoehdot:
- vaihtoehto 760-209 (kova kuljetuslaukku laitteen ja lisävarusteiden kuljettamiseen).
- vaihtoehto D41310(pehmeä laukku laitteen kuljettamiseen olkahihnalla).
- vaihtoehto 2400-82 (telineasennussarja yhdelle metrille).
- vaihtoehto 2400-83 (telineasennussarja kahdelle metrille).
- vaihtoehto 2000-1535 (etupaneelin suojakansi).
- vaihtoehto 2000-1536-R(0,3 metrin kaapeli mittausanturin liitäntään).
- vaihtoehto 2000-1537-R(1,5 metrin kaapeli mittausanturin liitäntään).
- vaihtoehto 2000-1544 (RS-232-kaapeli laitteen vilkkumiseen).

Yhteensopivat tehoanturit:
- sensori Anritsu MA2411B(pulssianturi 300 MHz - 40 GHz, -20 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2490A(laajakaistainen anturi 50 MHz - 8 GHz, -60 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2491A(laajakaistainen anturi 50 MHz - 18 GHz, -60 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2472D(tavallinen diodianturi 10 MHz - 18 GHz, -70 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2473D(vakiodiodianturi 10 MHz - 32 GHz, -70 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2474D(tavallinen diodianturi 10 MHz - 40 GHz, -70 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2475D(tavallinen diodianturi 10 MHz - 50 GHz, -70 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2442D(korkean tarkkuuden diodianturi 10 MHz - 18 GHz, -67 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2444D(korkean tarkkuuden diodianturi 10 MHz - 40 GHz, -67 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2445D(korkean tarkkuuden diodianturi 10 MHz - 50 GHz, -67 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2481D(yleinen anturi 10 MHz - 6 GHz, -60 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA2482D(yleinen anturi 10 MHz - 18 GHz, -60 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA24002A(lämpösähköinen anturi 10 MHz - 18 GHz, -30 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA24004A(lämpösähköinen anturi 10 MHz - 40 GHz, -30 dBm - +20 dBm).
- sensori Anritsu MA24005A(lämpösähköinen anturi 10 MHz - 50 GHz, -30 dBm - +20 dBm).

Dokumentointi

Tämä dokumentaatio on mukana PDF-muodossa sisältää eniten Täysi kuvaus Anritsun ML2490A sarjan tehomittareiden ominaisuudet, niiden tekniset ominaisuudet ja toimintatilat:

Kuvaus Anritsu ML2490A tehomittareista ja niiden antureista (englanniksi) (12 sivua; 7 MB)

Anritsun ML2490A mittarien ja niiden antureiden tekniset tiedot (englanniksi) (12 sivua; 1 MB)

Anritsu ML2490A Power Meters -käyttöopas (englanniksi) (224 sivua; 3 Mt)

Anritsu ML2490A mittarin ohjelmointiopas (englanniksi) (278 sivua; 3 MB)

Lyhyt tietoa radiosignaalien tehon mittauslaitteista (englanniksi) (4 sivua; 2 MB)

Ja täältä löydät vinkkimme ja muuta hyödyllistä tietoa tässä aiheessa:

Lyhyt yleiskatsaus kaikista Anritsun RF-testilaitesarjoista

Lyhyt yleiskatsaus kaikista Anritsun kannettavista RF-analysaattorisarjoista

Kuinka ostaa laitteita halvemmalla - alennukset, erikoishinnat, demo ja käytetyt laitteet

Voit yksinkertaistaa tehomittarin tai anturin valintaa käyttämällä kokemustamme ja suosituksiamme. Meillä on yli 10 vuoden käytännön toimituskokemus ja voimme heti vastata moneen malleista, vaihtoehdoista, toimitusajoista, hinnoista ja alennuksista liittyviin kysymyksiin. Tämä säästää aikaasi ja rahaasi. Voit tehdä tämän vain soittamalla meille tai kirjoittamalla meille osoitteeseen

Harjoittele. 3

Teoreettinen osa. 4

Perussäännökset. 4

Yksiköt radiosignaalitasojen mittaamiseen. 5

Okamura-Hata malli. 7

Malli COST231-Hata. 8

Malli COST 231-Walfisch-Ikegami. 8

Tutkimustulokset. yksitoista

Harjoittele

1. Suorittaa vertailevia tutkimuksia radioaaltojen vaimennuksen Okamura-Hata, COST 231-Hata ja COST 231 Walfish-Ikegami empiirisista malleista ohjeiden vaihtoehdon 4 viestintäkanavan ominaisuuksilla;

3. Laadi työraportti, jossa on seuraavat osiot: 1) tehtävä, 2) teoreettinen osa (liite teksti) ja 3) tutkimustulokset - kaksi kolmea kuvaajaa.

Huomautus: COST231Walfisch-Ikegami-mallin laskenta suoritetaan vain näkökentän tapauksessa.

Teoreettinen osa

Perussäännökset

Radioaaltojen etenemisen kaupunkiympäristössä tutkimuksella on suuri merkitys viestinnän teoriassa ja tekniikassa. Itse asiassa suurin määrä asukkaista (potentiaalisia tilaajia) asuu kaupungeissa, ja radioaaltojen leviämisolosuhteet eroavat merkittävästi etenemisestä vapaassa ja puolivapaassa tilassa. Jälkimmäisessä tapauksessa eteneminen säännöllisen maanpinnan yli ymmärretään, kun säteilykuvio ei leikkaa maan pintaa. Tässä tapauksessa suunta-antenneilla radioaaltojen vaimennus määritetään kaavalla:

L = 32,45 + 20(lgd km + lgf MHz) – 10lgG per – 10 lgG per, dB =

= L 0 - 10lgG per – 10 lgG per, dB. (1)

Missä L 0 – vapaan tilan perusvaimennus, dB;

d km– lähettimen ja vastaanottimen välinen etäisyys, km;

f MHz– toimintataajuus, MHz;

G kaista Ja G pr ovat lähetys- ja vastaanottoantennien vahvistukset, vastaavasti, dBi.

Suuri heikkeneminen L 0 määritetään isotrooppisilla antenneilla, jotka säteilevät tasaisesti kaikkiin suuntiin ja myös vastaanottavat. Siksi vaimennus johtuu energian hajoamisesta avaruuteen ja pienestä tarjonnasta vastaanottoantenni. Käytettäessä suunta-antenneja, joiden pääkeilat ovat toisiaan kohti, vaimennus pienenee yhtälön (1) mukaisesti.

Tutkimuksen tavoitteena on määrittää viestin (radiosignaalin) kuljettava radiokanava, joka tarjoaa vaaditun laadun ja luotettavuuden viestinnän. Viestintäkanava kaupunkiolosuhteissa ei ole deterministinen suure. Lähettimen ja vastaanottimen välisen suoran kanavan lisäksi häiriöitä aiheuttavat lukuisat heijastukset maasta, seinistä ja rakennusten katoista sekä radiosignaalin kulkeminen rakennusten läpi. Lähettimen ja vastaanottimen suhteellisesta sijainnista riippuen voi olla tapauksia, joissa suoraa kanavaa ei ole ja voimakkaimman signaalin tulee katsoa vastaanotetuksi signaaliksi vastaanottimessa. Matkaviestinnässä, kun tilaajavastaanottimen antenni on 1-3 metrin korkeudella maasta, nämä tapaukset ovat hallitsevia.

Vastaanotettujen signaalien tilastollinen luonne vaatii oletuksia ja rajoituksia, joiden sisällä päätökset voidaan tehdä. Pääoletus on satunnaisen prosessin stationaarisuus häiriökohinan riippumattomuudella toisistaan, eli keskinäisen korrelaation puuttuminen. Tällaisten vaatimusten täytäntöönpano johti

kaupunkien radioviestintäkanavien jako kolmeen päätyyppiin: Gaussin, Ricean ja Rayleighin kanavat.

Gaussin kanavalle on ominaista hallitsevan suoran säteen läsnäolo ja vähäiset häiriöt. Radiosignaalin vaimennuksen matemaattinen odotus kuvataan normaalilla lailla. Tämä kanava on ominaista televisiotornista tuleville televisiosignaaleille, kun ne vastaanotetaan asuinrakennusten kollektiivisten antennien kautta. Rice-kanavalle on ominaista suorien säteiden läsnäolo sekä rakennusten läpi heijastuneet ja siirtyvät säteet sekä diffraktio rakennuksissa. Radiosignaalin vaimennuksen matemaattinen odotus kuvataan Rice-jakaumalla. Tämä kanava on ominaista verkoille, joissa on korotettu antenni kaupunkialueiden rakennusten yläpuolella.

Rayleigh-kanavalle on ominaista suorien säteiden puuttuminen ja radiosignaali saavuttaa matkaviestimen heijastusten vuoksi. Radiosignaalin vaimennuksen matemaattinen odotus kuvataan Rayleigh-jakaumalla. Tämä kanava on tyypillinen kaupungeille, joissa on korkeita rakennuksia.

Kanavatyypit ja niiden tiheysfunktiot otetaan huomioon kehitettäessä signaalin etenemismalleja kaupunkiympäristöissä. Yleiset tilastot eivät kuitenkaan riitä laskettaessa tiettyjä etenemisolosuhteita, joissa signaalin vaimennus riippuu taajuudesta, antennin korkeudesta ja rakennuksen ominaisuuksista. Siksi toteutettaessa matkapuhelinviestintä ja taajuusaluesuunnittelun tarve, kokeellisia vaimennustutkimuksia alettiin tehdä eri kaupungeissa ja etenemisolosuhteissa. Ensimmäiset matkaviestintään keskittyneet tutkimustulokset ilmestyivät vuonna 1989 (W.C.Y.Lee). Kuitenkin jo aikaisemmin, vuonna 1968 (Y. Okumura) ja vuonna 1980 (M. Hata), julkaistiin matkaviestintään ja televisiolähetyksiin keskittyneiden radioaaltojen vaimennustutkimusten tulokset kaupungissa.

Jatkotutkimusta tehtiin Kansainvälisen televiestintäliiton (ITU) tuella ja pyrittiin selventämään mallien soveltuvuuden ehtoja.

Alla tarkastellaan malleja, jotka ovat yleistyneet kaupunkiympäristöjen viestintäverkkojen suunnittelussa.

Radiosignaalitasojen mittayksiköt

Käytännössä radiosignaalien tason arvioinnissa käytetään kahta tyyppistä mittayksikköä: 1) tehoyksiköihin ja 2) jänniteyksikköihin perustuen. Koska teho lähetinantennin lähdössä on monta suuruusluokkaa suurempi kuin vastaanotinantennin sisääntulon teho, käytetään useita teho- ja jänniteyksiköitä.

Yksikkökerrat ilmaistaan ​​desibeleinä (dB), jotka ovat suhteellisia yksiköitä. Teho ilmaistaan ​​yleensä milliwatteina tai watteina:

P dBm = 10 log (P/1 mW),(2)

P dBW = 10 log (P/ 1 W).(3)

Esimerkiksi 100 W:n teho näissä yksiköissä on yhtä suuri kuin: 50 dBm tai 20 dBW.

Jänniteyksiköt perustuvat 1 µV:iin (mikrovoltti):

U dBµV = 20 log (U/ 1 µV). (4)

Esimerkiksi 10 mV:n jännite on 80 dBµV tietyissä suhteellisissa yksiköissä.

Suhteellisia tehoyksiköitä käytetään pääsääntöisesti ilmaisemaan lähettimen radiosignaalin tasoa, suhteellisia jänniteyksiköitä käytetään ilmaisemaan vastaanottimen signaalitaso. Suhteellisten yksiköiden kokojen välinen suhde voidaan saada yhtälön perusteella P = U2/R tai U 2 = PR, Missä R on antennin tuloimpedanssi sovitettuna antenniin johtavaan linjaan. Ottamalla yllä olevien yhtälöiden logaritmit ja ottaen huomioon yhtälöt (2) ja (4), saamme:

1 dBm = 1 dBµV – 107 dB at R= 50 ohmia; (5a)

1 dBm = 1 dBµV – 108,7 dB at R= 75 ohmia. (5 B)

Lähettimen tehon ilmaisemiseksi käytetään usein ominaisuutta - tehollinen säteilyteho - ERP. Tämä on lähettimen teho, kun otetaan huomioon vahvistus (GN = G) antennit:

ERP (dBW) = P (dBW) + G (dBi). (6)

Esimerkiksi 100 W lähetin käyttää antennia, jonka vahvistus on 12 dBi. Silloin EIM = 32 dBW tai 1,3 kW.

Laskettaessa matkapuhelinverkon tukiaseman tai lähettimen peittoalueita maanpäällinen televisio Antennivahvistus tulee ottaa huomioon, eli tulee käyttää lähettimen efektiivistä säteilytehoa.

Antennivahvistuksessa on kaksi mittayksikköä: dBi (dBi)– vahvistus suhteessa isotrooppiseen antenniin ja dBd– vahvistus suhteessa dipoliin. He liittyvät toisiinsa suhteen perusteella:

G (dBi) = G (dBd) + 2,15 dB. (7)

On otettava huomioon, että tilaaja-aseman antennivahvistuksen oletetaan yleensä olevan nolla.

Okamura-Hata malli

Okamuran ja hänen yhteistyökumppaniensa mallin ensisijainen versio on suunniteltu seuraaviin käyttöolosuhteisiin: taajuusalue (150 - 1500) MHz, matkaviestimien ja tukiasemien välinen etäisyys - 1 - 100 km, tukiaseman antennin korkeus - 30 1000 metriin.

Malli perustuu kaupungin vaimennuksen vertaamiseen vapaan tilan vaimennukseen ottaen huomioon tuki- ja matkaviestimien taajuudesta sekä antennien korkeudesta riippuvat korjauskomponentit. Komponentit on esitetty kaavioina. Pitkät etäisyydet ja tukiasemien korkeudet sopivat paremmin televisiolähetyksiin kuin solukkoviestintään. Lisäksi kaavioiden resoluutio on alhainen ja vähemmän kätevä kuin analyyttinen kuvaus.

Hata lähensi Okamuran kaavioita analyyttisillä suhteilla, pienensi taajuusalueen 1500 MHz:iin (Okamuran taajuus oli yliarvioitu eikä täyttänyt vaimennusarvioinnin vaadittua luotettavuutta), pienensi etäisyyksiä yhdestä kahteenkymmeneen kilometriin ja pienensi myös taajuusalueen korkeutta. tukiaseman antennin 200 metriin ja teki selvennyksiä joihinkin Okamuran mallin osiin. Hata-modernisoinnin seurauksena malli sai nimen Okamura-Hata ja se on suosittu tv-signaalien vaimennuksen arvioinnissa ja matkapuhelinviestinnässä 1000 MHz:iin asti.

Kaupungin kannalta valta heikkenee L desibeleinä (dB) kuvataan empiirisellä kaavalla:

L,dB = 69,55 + 26,16 lgf - 13,83 lg +(44.9-6,55 lg d– a( ), (8)

Missä f– taajuus MHz,

d- tukiaseman ja tilaaja- (matkaviestin) asemien välinen etäisyys kilometreinä,

Antennien korkeus tuki- ja tilaaja-asemilla.

Kaavassa (8) komponentti a() määrittää tilaaja-aseman antennin korkeuden vaikutuksen signaalitehon vaimenemiseen.

Keskimääräiselle kaupungille ja keskimääräiselle rakennuksen korkeudelle tämä komponentti määritetään kaavalla:

a( ) = (1,1 lgf – 0,7)– 0,8 dB. (9)

Kaupungille, jossa on korkeita rakennuksia a() määritetään kaavalla:

a( ) = 8,3 (loki 1.54) 2 – 1,1 varten f< 400 МГц; (10)

a( ) = 3,2 (lg 11,75) 2–5 puolesta f> 400 MHz. (yksitoista)

Esikaupunkialueilla signaalin etenemishäviöt riippuvat enemmän taajuudesta kuin tilaaja-aseman antennin korkeudesta, ja siksi yhtälöön (8) lisätään komponentti Δ ottaen huomioon yhtälön (9) L, dB, määritellään yhtälöllä:

Δ L, dB = - 5,4 – (lg (0,036 f)) 2. (12)

Avoimmilla alueilla Δ L, dB isotrooppisille antenneille kuvataan yhtälöllä:

Δ L, dB = - 41 – 4,8 (lgf) 2 + 18,33lgf. (13)

Okamura-Hata-mallin haittana on, että taajuusalue on rajoitettu 1500 MHz:iin eikä sitä voida käyttää alle kilometrin etäisyyksillä.

Osana Euroopan unionin COST 231 -projektia (Cooperation for Scientific and Technical Research) kehitettiin kaksi mallia, jotka korjasivat Okamura-Hata -mallin havaittuja puutteita. Näitä malleja käsitellään alla.

Malli COST231-Hata

1 , < 200m, 1 < < 10m.

Mallin avulla voit arvioida vaimennuksen kaavalla:

L= 46,3 + 33,9 log f – 13,8 lgh b – a(h a) + (44,9 – 6,55lgh b) lg d + C, dB, (14)

Missä KANSSA= 0 keskikokoisille kaupungeille ja esikaupunkialueille ja KANSSA= 3 suurten kaupunkien keskuksille.

Tämä malli ei sovellu signaalin vaimennuksen arvioimiseen alle 1 km:n etäisyydellä tilaajan ja tukiasemien välillä. Lyhyillä etäisyyksillä kehityksen luonne on selvempi. Näitä tapauksia varten on kehitetty malli COST231-Walfisch-Ikegami.