دانلود تحقیق تبدیل تضعیف انتشار به شدت میدان دریافتی

تبدیل تضعیف انتشار به شدت میدان دریافتی

معادله اصلی Hata مقدار انت انتشار(dB) بیان می کند. همچنین معنی های okumura و مدل های بهبود یافته Hata مقدار شدت میدان دریافتی را بیان می کنند. به همین خاطر لازم است که روابط Hata به معادلات شدت میدان تبدیل شود. که این امر به راحتی امکان پذیر است.

معادله Hata برابر است با

LP= …..

رابطه بین قدرت دریافتی از یک آنتن ایزوتروپیک و شدت میدان در ایستگاه گیرنده برابر است با

Pr =

Pr =

تبدیل یک معادله خطی به حالت لگاریتمی با فرکانس در رنج مگا هرتز برابر است با

Pr =

با جمع مقادیر ثابت داریم

Pr =

همیشه قدرت دریافتی برابر است با قدرت فرستنده Pt منهای افت انتشار LP.

Pr = Pt – Lp

با استفاده از رابطه(5) و (6) شدت میدان که وابسته به تضعیف و قدرت فرستنده می باشد محاسبه می شود.

E =

اگر قدرت فرستنده برابر 1KW ERP باشد این مقدار برابر است با KW EIRP 637/1 فرستنده که اگر این Pt به Db تبدیل نشود برابر 32.15Db می شود که رابطه E برابر است با

E = 19

برای تبدیل dB(v/m) به dB(   ) باید 120dB به رابطه(8) اضافه شود.

E =

با جایگزینی افت انتشار(LP) معادله Hata در رابطه(9) داریم

E=

متغیرها

افت انتشار امواج در منطقه شهری کوچک و متوسط بصورت LP:dB

افت انتشار امواج در منطقه حومه شهری بصورت LPs:dB

افت انتشار امواج در منطقه فضای باز بصورت LPO:dB

شدت میدان در فاصله d از فرستنده بصورت E:

فرکانس فرستنده برحسب مگاهرتز: f:

ارتفاع آنتن ایستگاه فرستنده برحسب متر hb:

ارتفاع آنتن ایستگاه گیرنده و سیار برحسب متر hm:

فاصله بین ایستگاه فرستنده و گیرنده برحسب کیلومتر d:

شکل (4) و (5) منحنی هایی برای رنج فرکانس 450MHz و 900MHz را نشان می دهد ارتفاع آنتن ایستگاه سیار 105 متر می باشد و ارتفاع آنتن ایستگاه ثابت بین 30 تا 1000 متر می باشد. (با تغییر مکانی %50  و تغییر زمانی %50)

این معنی ها از آزمایشات و اندازه گیری ها در مناطق شهری ژاپن بدست آمده است.

(شکل)

معادله Hata-okumura که بصورت تقریبی با منحنی های 5,4 تطبیق دارد با روابط زیر بیان می شود.

ارتفاع آنتن گیرنده در رنج 1 تا 10 متر

ارتفاع موثر آنتن فرستنده در رنج 30 تا 200 متر

فرکانس برحسب مگاهرتز

فاصله برحسب کیلومتر

معادله(1) برتا رنج فرکانسی 2GHz برای فاصله های بالای 20 کیلومتر معتبر است.

ارتباط رادیویی بین فرستنده و گیرنده

با توجه به این شکل هنگام انتشار موج از آنتن فرستنده، بفرض آنکه هیچگونه جذبی وجود نداشته، بعلت توزیع توان موج روی سطحی که با مجذور فاصله رابطه دارد چگالی توان موج کاهش خواهد یافت و می توان آن را در حالت بدون بهره آنتن با رابطه زیر بیان نمود:

در رابطه فوق Pt قدرت فرستنده، d فاصله، E0 دامنه میدان الکتریکی موج دریافتی و  امپدانس مشخصه فضای آزاد می باشد. در صورتیکه آنتن فرستنده دارای بهره Gt باشد در اینصورت چگالی توان P در محل گیرنده عبارت است از:

در صورتیکه آنتن گیرنده دارای سطح موثری به اندازه A0 باشد، میزان توان دریافتی در آنتن گیرنده عبارتست از:

با توجه باینکه رابطه سطح موثر با بهره و طول موج بصورت زیر می باشد:

(1-32)                                                                                                 

بنابراین با توجه به 3 رابطه اخیر نتیجه می شود:

(1-33)                                                                         

از رابطه اخیر میزان افت از ورودی آنتن فرستنده تا خروجی آنتن گیرنده، با منظور نمودن بهره آنتن ها، برحسب دسیبل بصورت زیر می باشد:

(1-34)                                                             

(1-35)                                                             

در صورت صرفنظر کردن از بهره آنتن های فرستنده و گیرنده، یعنی انتخاب آنتن های ایزونروپیک برای آنها، Gt=Gr=1، به رابطه مهم زیر می رسیم که موسوم به افت فضای آزاد می باشد.

(1-36)                                                                                     

با توجه به رابطه  که C سرعت امواج در فضای آزاد و معادل Km/s000/300 می باشد، لذا:

(1-37)                                                                                     

رابطه فوق در سیستم متریک بوده و لکن چون در ارتباطات رادیویی معمولا فرکانس برحسب MHz و یا GHz و فاصله نیز برحسب کیلومتر می باشد لذا با اعمال تبدیلات لازم به ترتیب روابط زیر بدست می آید.

(1-38)                                     

(1-39)                                     

1. 10. 4. قدرت موثر ارسال

قدرت موثر ارسال اثرات قسمت های رادیویی و انتقال در جهت ارسال را شامل است. این پارامتر بطور عام با ERP نمایش داده شده و عموما برحسب واحد dBm و یا dBw بیان می گردد. قدرت موثر ارسال در واقع حاصلضرب قدرت خروجی فرستنده، پس از اعمال افتهای ناشی از خط انتقال و اتصالات، در بهره آنتن در جهت مورد نظر می باشد.

(1-46)                                                                                     

در صورتیکه بهره آنتن نسبت به آنتن ایزوتروپیک سنجیده شود در اینصورت این پارامتر با EIRP تعریف می گردد که در این کتاب نیز همین پارامتر مدنظر می باشد.

در صورتیکه مبنای قدرت میلی وات در نظر گرفته شده باشد فرم لگاریتمی آن بصورت زیر خواهد بود:

(1-47)                                                 

و در صورتیکه قدرت برحسب وات لحاظ گردد فرم لگاریتمی آن بصورت زیر خواهد بود:

(1-48)                                     

شرایط محیط

کلیات

هنگام بررسی و انجام محاسبات مربوط به پوشش رادیویی ایستگاههای ثابت در ارتباطات سیار، در نظر گرفتن اثرات محیط حائز اهمیت می باشد. در یک طبقه بندی کلی این اثرات به دو دسته زیر قابل تفکیک هستند:

پارامترهای طبیعی از جمله ساختار و جنس مسیر امواج

پارامترهای مصنوعی از قبیل ساختمان ها و سازه ها

نتایج اندازه گیری مقدار متوسط سیگنال های دریافتی حاکی از آنکستکه سطح سیگنال تابعی از پارامترهای فوق بوده و می تواند تحت شرایط گوناگون، تفاوت های عمده ای داشته باشد. بهمین علت طبقه بندی نمودن شرایط محیط انتشار امواج رادیو سیار شایان توجه بوده و فرمول ها و روابطی که برای هر یک از آنها در نظر گرفته می شود متاثر از این شرایط می باشد.

برخلاف سیستم های رادیویی ثابت با شرایط دید مستقیم رادیویی که عموما تحت تاثیر ساختار و بافت مسیر ثابت موج هستند، در ارتباطات رادیو سیار عوامل دیگری نیز میبایستی در طراحی مدنظر واقع شوند، بویژه آنکه در این ارتباطات دریافت امواج از طریق بازتاب و یا پراش غیرقابل اجتناب بوده و می بایستی در محاسبات و طراحی ملاحظه گردند.