一般基站的輸出功率是43dBm,室分設(shè)計(jì)的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)頻段天線輸出口功率也為正值例如:GSM:5-13dBm,但為什么我們?cè)谔炀口用手機(jī)測(cè)到的最高也只有-30dBm左右呢?為什么還是負(fù)數(shù)呢?
對(duì)于這個(gè)問題,困惑了很久,也百度了N次,始終沒有一個(gè)說明能讓自己很清晰,無奈身邊也沒有人給自己解釋,問了好多人,回答都那么牽強(qiáng),不做贅述。。。最后還是自己翻來覆去的看了好多問答,有點(diǎn)模模糊糊的感覺是明白了,心里沒把握,但基本能在自己的腦海里形成邏輯證據(jù)鏈條,帶著猶豫與糾結(jié),決定把內(nèi)心的困惑寫出來,希望高手們能給予指導(dǎo)和解惑,小弟在此表示不甚感激!
首先,功率的單位換算問題
功率與dBm
dBm是一個(gè)考征功率絕對(duì)值的值,計(jì)算公式為:10lgP(功率值/1mw)。
[例1] 如果發(fā)射功率P為1mw,折算為dBm后為0dBm。
[例2] 對(duì)于40W的功率,按dBm單位進(jìn)行折算后的值應(yīng)為:
10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
由換算公式不難得出:它是一個(gè)功率值與1mW的比較,大于1mW的用dBm表示時(shí)計(jì)算出來的就是正的,小于1mW的用dBm表示時(shí)計(jì)算出來的就是負(fù)值,等于1mW時(shí)就是0dBm。
注意一般性思維問題,別一聽是負(fù)數(shù)。。。怎么怎么。。。。。。腦袋里一堆的問題,怎么功率還有負(fù)的了,這是代表欠人家功率么???什么亂七八糟!
思路是否清晰了一些?再看以下數(shù)學(xué)常識(shí):
由一般對(duì)數(shù)關(guān)系可知:
10lg1=0
10lg2=3(準(zhǔn)確值3.0103)
10lg3=5(準(zhǔn)確值4.7712)
10lg4=10lg2+10lg2=3+3=6
10lg5=7(準(zhǔn)確值6.9897)
10lg6=8
10lg7=8.5(準(zhǔn)確值8.4510)
10lg8=9
10lg9=9.5(準(zhǔn)確取值10lg3=4.7712)
10lg10=10
看到這些,我相信,應(yīng)該會(huì)有跟我一樣頭大的,如此的換算,真是讓每一位搞通信的我們,都先要成為一個(gè)數(shù)學(xué)家啊。。。別急!
早就有高手為我們做好了換算法則,作為菜鳥的我們,趕快享用前輩們的成果吧!
“1個(gè)基準(zhǔn)”: 30dBm=1W
“2個(gè)原則”: 1)+3dBm,功率乘2倍;-3dBm,功率乘1/2
2)+10dBm,功率乘10倍;-10dBm,功率乘1/10
+1dBm,功率乘1.25倍;+2dBm,功率乘1.6倍;
-1dBm,功率乘0.8倍;-2dBm,功率乘0.625倍
口訣:30是基準(zhǔn),等于1W整,換算不算難,口算可完成,加3乘以2,加10乘以10,減3除以2,減10除以10,
例如:
30dbm=1W
31dbm=30+10-3-3-3=1*10/2/2/2=1.25W
32dbm=30+3+3+3+3-10=1*2*2*2*2/10=1.6W
33dbm=30+3=1*2=2W
再記。2倍加3,5倍加7,10倍加10漸漸的以下就成了常識(shí)性問題:1W=30dbm
2W=33dbm
5W=37dbm
10W=40dbm
3dbm=0.002W
10dbm=0.01W
有了這些,我相信,不會(huì)再有伙伴們分不清5W的干放是多少dBm了吧,那些個(gè)設(shè)備說明書里的一些簡(jiǎn)單指標(biāo)應(yīng)該沒問題了吧。
說到這里,有的伙伴門可能就會(huì)問了,既然是好好的功率,而且有現(xiàn)成的單位,干嘛非要再造出一個(gè)單位來,搞成對(duì)數(shù)關(guān)系什么dBm的弄的一頭霧水,亂七八糟啊,不知有沒有人這樣想過,反正我當(dāng)初剛接觸通信的時(shí)候是問過大俠們這個(gè)問題的,當(dāng)時(shí)給我解釋的為什么要用dBm做單位呢?原因大致有幾個(gè):
1、對(duì)于無線信號(hào)的衰減來說,不是線性的,而是成對(duì)數(shù)關(guān)系衰減的。用分貝更能體現(xiàn)這種關(guān)系。
2、用分貝做單位比用瓦做單位更容易描述,往往在發(fā)射機(jī)出來的功率幾十上百瓦,到了接收端已經(jīng)是以微微瓦來計(jì)算了。
3、計(jì)算方便,衰減的計(jì)算公式用分貝來計(jì)算只用做加減法就可以了。
說實(shí)話,當(dāng)初那個(gè)階段,那兒體味得到這些啊,能記住給出的解釋理由就不錯(cuò)了,慢慢的,隨著在室分行業(yè)呆了一年多,才漸漸能明白換算單位后的好處,尤其是在做室分設(shè)計(jì)配功率的時(shí)候,這才明白,如果不做換算,直接在功率W的單位下計(jì)算輸出功率均衡問題,瞬間大腦就爆了!
希望與我有類似困惑的伙伴們實(shí)在不明白,也就先記下來,隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的慢慢積累,領(lǐng)悟吧,總有一天會(huì)頓悟的!天道酬勤!
其次:自由空間損耗模型算法
[attach]300511[/attach][attach]300512[/attach]
自由空間損耗
自由空間損耗公式:空間損耗=32.4 + 20lg(F)+20lg(D)
F為頻率,單位:MHz;D為距離,單位:Km;
可見在距離一定的情況下:頻率越高,損耗越大
注意公式的以下幾種變換,只是套用公式時(shí)候的單位不同而已,實(shí)質(zhì)就是一個(gè)公式,在學(xué)習(xí)的過程中,我搜索資料的時(shí)候,看到過有人對(duì)以下幾種公式的變換方法有質(zhì)疑,望與我一樣的菜鳥門能稍微留心一下,免得讓自己困惑。
LS=-32.4+20Lgd(km)+20Lgf(MHz)
LS=-27.56+20Lgd(m)+20Lgf(MHz)
Ls=92.4+20lgd(km)dB+20lgf(GHz)
自由空間基本傳輸損耗Ls僅與頻率f和距離d有關(guān)。當(dāng)f 和d擴(kuò)大一倍時(shí),Ls均增加6dB,那么一個(gè)顯而易見的常識(shí)就是GSM1800基站傳播損耗在自由空間就比GSM900基站大6個(gè),在做設(shè)計(jì)或者是督導(dǎo)的時(shí)候,手里拿過不同方案的伙計(jì)門,有沒有注意過這個(gè)直觀的計(jì)算呢?關(guān)于自由空間損耗,就說這些吧!
最后:天線發(fā)射功率與手機(jī)測(cè)試到的功率問題。
天線發(fā)射功率與手機(jī)測(cè)試到的功率
以上圖兩例簡(jiǎn)單室分功率流程圖紙為例:
[attach]300513[/attach][attach]300514[/attach]
天線口的輸出功率:EIRP=輸出總功率-耦合損耗-天饋損耗+天線增益那么手機(jī)的接收電平=EIRP-Path Loss 所以算出來是個(gè)負(fù)值
如果我們測(cè)試手機(jī)帖著天線外殼測(cè)試,天線的發(fā)射極板與外殼之間有最少5厘米的距離,而且手機(jī)天線與發(fā)射天線之間并不是直接連接,是靠感應(yīng),手機(jī)天線是靠感應(yīng)所在位置上的功率密度,假設(shè)發(fā)射接收極板距10厘米。那么我們可以計(jì)算空間損耗=32.45+20Lg900M+20Lg0.00001=91.5-50=41.5dB
如果天線功率20dBm,那么手機(jī)接收的就應(yīng)該是20dBm-41.5dBm=-21.5dBm,
可能有時(shí)候你放的距離更近或者更遠(yuǎn)點(diǎn),手機(jī)接收?qǐng)鰪?qiáng)都改就很大,再加上手機(jī)接收的一個(gè)波動(dòng),所以這個(gè)值是正常的
例如1:
某天線口處發(fā)射功率為30dBm(1w),我們?cè)?00m以外的地方測(cè)試(無阻擋),那么我們的手機(jī)接收到的RSCP應(yīng)該是:
粗略計(jì)算: RSCP=30-(32.4+20*log(100/1000)+20*log(2000))
RSCP=-48.2dBm
例如2:
某室內(nèi)分布天線口處發(fā)射功率為0dBm,我們?cè)?0m以外的地方測(cè)試(無阻擋),那么我們的手機(jī)接收到的RSCP應(yīng)該是:
粗略計(jì)算: RSCP=0-(32.4+20*log(10/1000)+20*log(2000))
RSCP=-78.4dBm
附:分布系統(tǒng)天線對(duì)人體輻射影響的討論
了解天線輻射強(qiáng)度需要知道一個(gè)計(jì)算公式:RX接收電平=10log(PWR/1mw),例如當(dāng)PWR為40w(瓦)時(shí),接收電平=10log(40W/1mw)=10log40000=46dbm,也就是說40W的發(fā)射功率相當(dāng)于天線發(fā)射功率為46dbm(注意是正值!。!)。目前多數(shù)華為基站的發(fā)射功率為40W。
但是我們用測(cè)試手機(jī)或者普通手機(jī)的測(cè)試菜單上看到的RX接收電平都是負(fù)值。。!在聯(lián)通辦公樓的各個(gè)分布系統(tǒng)天線下面,我們通過測(cè)試手機(jī)可以測(cè)量到天線實(shí)際手機(jī)接收功率為-30dbm至-50dbm之間。
為什么在室內(nèi)分布系統(tǒng)天線正下方實(shí)際測(cè)試到的功率是負(fù)值呢?因?yàn)閷?shí)際按照室內(nèi)分布系統(tǒng)原理設(shè)計(jì),每個(gè)天線末端的實(shí)際接收功率僅10dbm左右,設(shè)計(jì)值為正值。但是由于空間路徑的損耗以及全向天線輻射功率的散射性,導(dǎo)致距離天線僅2米左右的正下方測(cè)試電平最大才為-30dbm左右。即使用手機(jī)直接接觸到分布系統(tǒng)天線測(cè)試,其電平也不會(huì)超過-20dbm左右。其實(shí)就以聯(lián)通公司的室內(nèi)分布系統(tǒng)來說,四樓放置一個(gè)5W的干放,這個(gè)干放需要經(jīng)過近2000米饋線、200多個(gè)耦合器和功分器的直接損耗,還要經(jīng)過100多個(gè)天線的功率分流,還沒考慮天線到人體的空間損耗還有其它因素,這么多的損耗和分流后,分布到每個(gè)天線的功率還會(huì)剩下多少呢?顯而易見。
確認(rèn)手機(jī)的接收電平為負(fù)值后,我們可以推算分布天線發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度對(duì)人體的影響究竟多大。
根據(jù)公式反向進(jìn)行推算,例如手機(jī)接收功率為:
-30dbm=10log(x/1mw),即-3=log(x/1mw),即X=0.000001w。
也就是說,當(dāng)手機(jī)的接收電平為-30dbm時(shí)候,實(shí)際人體收到的無線電波強(qiáng)度為0.000001瓦,這么小的功率對(duì)人體難道會(huì)有影響么?
其實(shí)基站對(duì)人體的影響遠(yuǎn)小于手機(jī)發(fā)射功率對(duì)人體的影響,下面了解一下手機(jī)的發(fā)射功率原理知識(shí)。
GSM900
手機(jī)最大發(fā)射功率級(jí)別是5(33dBm),最小發(fā)射功率級(jí)別是19(5dBm),DCS1800手機(jī)最大發(fā)射功率級(jí)別是0(30dBm),最小發(fā)射功率級(jí)別是15(0dBm),每個(gè)功率級(jí)別差2dB。當(dāng)手機(jī)遠(yuǎn)離基站,或者處于無線陰影區(qū)時(shí),基站可以命令手機(jī)發(fā)出較大功率,直至33dBm(GSM900),以克服遠(yuǎn)距離傳輸或建筑物遮擋所造成的信號(hào)損耗。當(dāng)手機(jī)離基站很近,且無任何遮擋物時(shí),基站可以命令手機(jī)發(fā)出較小功率,直至5dBm(GSM900)。這里可以看出,GSM手機(jī)發(fā)出的最小低功率為5dBm(GSM900),約為3.2mW,GSM手機(jī)發(fā)出的最大功率33dBm(GSM900),約為2W。撥打電話過程中,手機(jī)距離人體較基站天線或者分布系統(tǒng)天線的距離要近的多,而且手機(jī)天線口的輸出功率還要遠(yuǎn)大于天線口的輸出的功率,因此手機(jī)對(duì)人體的無線電波輻射要比分布系統(tǒng)天線對(duì)人體的輻射強(qiáng)度要大很多。
我們從一個(gè)事例也可以看出手機(jī)的輻射功率影響,例如很多人在聽廣播或者看電視過程中,手機(jī)突然來電,電臺(tái)和廣播就會(huì)受到嚴(yán)重的影響,但是我們的分布系統(tǒng)或者基站即使放到電視臺(tái)辦公室里,卻在任何時(shí)間都沒有對(duì)電視的播出有任何的影響。
從以上分析可以看出,安裝室內(nèi)分布系統(tǒng)天線不會(huì)造成電磁波的輻射,更不會(huì)掉頭發(fā),請(qǐng)放心大膽的安裝吧!
建議:如果大家擔(dān)心電磁波輻射而影響身體健康,那么安裝分布系統(tǒng)天線反而更加有利,安裝分布可以加強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度,從而減少手機(jī)發(fā)射功率,從而減少電磁波輻射。為了大家身體健康著想,建議大家使用手機(jī)盡量帶耳機(jī),有條件盡可能使手機(jī)遠(yuǎn)離身體。
我的困惑解答問題
扯了這么多,從網(wǎng)上東找西看的找到關(guān)于這個(gè)問題的解答,拿來與大家共分享,自我感覺,基本能排除我心中的困惑,不知道這些我所謂的邏輯是否正確,也不知各位看完后是什么感受,附的那篇分析是照搬過來的,應(yīng)該沒什么問題,我感覺分析的特別好,所以就給加進(jìn)來了,前面的部分是自己參考網(wǎng)絡(luò)上的資料,整理匯集到一起的,希望大家對(duì)以上敘述有錯(cuò)誤的地方還請(qǐng)斧正!
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