Výkon komunik. systémů Tyto slajdy vznikly jako podklady k přednáškám v průběhu mého aktivního působení na Katedře radioelektroniky Českého vysokého učení technického v Praze. Souvisí s problematikou radiotechniky a vysokofrekvenční a měřicí techniky. Domnívám se , že mohou být doplňkovým zdrojem informací studentům a technikům i všem ostatním zájemcům o tuto problematiku. http://www.radio.feld.cvut.cz
ČVUT - FEL
Autor: Doc.Ing. Michal Horevaj,CSc.
Měření výkonu Základní výkonové veličiny nT0
1 P= Up sin(2π f0t) ⋅ I p sin(2π f0t +ϕ)dt ∫ nT0 0 T0 je perioda harmonického signálu Up , I p jsou amplitudy napětí a proudu α je fázový posuv mezi proudem a napětím n je počet period harmonického signálu
ČVUT - FEL
Měření výkonu Základní výkonové veličiny
Up = 2Uef
I p = 2I ef
P = Uef ⋅ Ief ⋅cosϕ ČVUT - FEL
P =
U ef2 R
Střední výkon Average power
nT
Pavg
1 ( ) ( ) = u t ⋅ i t dt ∫ nT 0 Odpovídá výkonu měřenému teplotními senzory
ČVUT - FEL
C -
Činitel výkyvu -Crest factor
C
Up Urms
Poměr špičkové hodnoty napětí k efektivní hodnotě napětí ČVUT - FEL
Obálkový výkon signálu Pe (t)
Envelope power
Definován jako okamžitý výkon za dobu periody nosné vlny Mění se v čase v závislosti na časových změnách obálky
ČVUT - FEL
Špičkový obálkový výkon PEP
Peak envelope power Výkon v modulačním maximu integrovaný přes periodu nosného signálu. Maximální hodnota výkonu obálky Pe(t) amplitudová modulace
m PEP = Pc + 1 100 ČVUT - FEL
pulsní modulace 2
[ W]
PEP =
Pavg
τ
⋅T
EPF - Envelope peak factor
EPF
PEP P avg
Poměr špičkového obálkového výkonu ke střednímu výkonu signálu. ČVUT - FEL
IPF -
Instantaneous peak-power factor
IPF
Pp Pav
Poměr okamžitého špičkového výkonu ke střednímu výkovu signálu. ČVUT - FEL
Výkon digitálně modulovaných signálů 16
Pp
14
Obálka okamžitého výkonu
výkon 12 [W] 10 PEP
Pe(t)
8 6
Pavg
4 2 0 0
200
400
600
800
1000
Obr.10 ČVUT - FEL
1200
1400
1600 1800 2000
t [ns]
PEP.... špičkový výkon obálky Pso .... střední výkon obálky Psl ...... střední výkon signálu časového slotu Pst ...... střední výkon
P
[W]
PEP Pso Psl
N-1
N
tp ČVUT - FEL
Pst
t [s] N+1
T
N
Výkon ve vedlejším kanálu ACPR (adjacent channel power ratio) P[dBm]
B=celkový výkon v 30kHz pásmu
C=celkový výkon v 30kHz pásmu
A=celkový výkon přes celé pásmo 1,23MHz 1,23MHz
1,98MHz
1,98MHz
f [Hz]
Poměr výkonu ve stanovené části pásma a přilehlého kanálu (obvykle 30 kHz) k celkovému střednímu výkonu měřeného kanálu ČVUT - FEL
Sig. anal.-podmínky pro měření výkonu Analyzátor musí používat vzorkovací detektor (signál se podobá bílému šumu), jiný detektor by zkresloval výsledky Šířka pásma RBW filtru nemá být menší než 1% a větší než 4% šířky pásma kanálu. (1,2 až 3,6 šířky stopy obrazového bodu) Šířka pásma videofiltru 3-10 krát větší než šířka pásma RBW filtru (vede k chybám průměrování logaritmických hodnot za log. zesilovačem) Průměrování stopy (klidnější a stabilnější obraz) má stejný vliv jako zmenšení šířky pásma videofiltru ČVUT - FEL
Signálové analyzátory-měření výkonu
N BS 1 P= ⋅ ⋅ ∑ i =1 Pi Bn N
P = výkon v kanálu [W] Bs = šířka pásma kanálu [Hz] Bn= ekvivalentní šumová šířka pásma RBW filtru Pi = výkon raprezentovaný jedním bodem [W] N = počet měřících bodů ČVUT - FEL
Analyzátor špičkového výkonu detektor Log. zesil.
S/H
A/D
impedanční přizpůsobení Z0= 50Ω
vzorkovací generátor
DSP
řízení
NRV-Z31 1 W až 20mW, 30MHz až 6GHz NRT-Z43, 44 0,3mW až 2kW, 200kHz až 4GHz ČVUT - FEL
Aplikace detektorů měření
detektor
výkon v kanálu digit. moduací
RMS
rušení
špičkový
RF spektrum
střední hodnota
výkon soused. kanálu
střední hodnota
RF obálka náběž. / sestup.
vzorkovací
fázový šum
špičkový vzorkovací
ČVUT - FEL
průměrování log /lin /výkon
výkon
log.
video BW
zobrazení
ne VBW=3.RBW .
výkonu RMS
ano
log. výkon
ne
log. výkon
lin. výkon
VBW=3.RBW
ne VBW=3.RBW
ne VBW=3.RBW
ne VBW=3.RBW
log. výkon
výkonu RMS napětí výkonu RMS
Digitální komunikační systémy Kom unik. systém
G SM900 G SM1800
TETRA
DAMPS M ATRACOM 9600
Charakteristika kom .systém u
Modulace
Frekvenční pásm o 890 až 1880MHz
Rozsah výkonu 0,03 až 20W
radiotelefonní G MSK buňkové 1625/8kb/ systém y s TDMA hrom adné π/4-DQ SK definováno radiotelefonní m ístně 0,6 36kbit/s sítě-EU ČR-410MHz až40W TDMA stand. radiotelefonní π/4-DQ SK 896 buňkové až 20W TDMA systém y 1989 MHz hrom adné G MSK definováno 1 až 25 rádiové FDMA m ístně W sítě 382-395 MHz
O bálka Výkon konstantní střední slotu
SAF300 SAČ DSTR
kom plexní střední
SAF30 DRNS
kom plexní střední kanálu konstantní střední
SHT SAČ DSTR SAF30 DSTR SHT
BW 10 kHz
Metoda
SAF- spektrální -signálový analyzátor ve frekvenční dom éně (rozlišovací filtr BW ) SAŠ- spektrální -signálový analyzátor v časové dom éně SHT- wattm etr pracující na tepelném principu DRMS- wattm etr s diodovým senzorem m ěřícím efektivní hodnotu DSTR- wattm etr s diodovým senzorem m ěřícím střední hodnotu
ČVUT - FEL
Digitální komunikační systémy Komunik. systém
Charakteristika kom.systému
Air Loop
rádiové sítě
AIRSPAN
DVB-T
T-DAB
pevné rádiové sítě
Modulace Frekvenční pásmo QPSK CDMA 3,5 GHz SS QPSK CDMA 2 až 2,5GHz SS
distribuce TV a rozhlas. Programů
QPSK QAM OFDM
distribuce rozhlasových programů
DQPSK OFDM
174 až 862 MHz 223-230 MHz
Rozsah výkonu 20W
Obálka Výkon komplexní střední BW 5 MHz
do 1 W
komplexní střední BW 3,5 MHz
desítky kW
komplexní střední BW 7,61MH z
desítky kW
komplexní střední BW 1,5 MHz
Metoda SAF30 SHT DRMS SAF30 SHT DRMS SAF30 SHT DRMS SAF30 SHT DRMS
SAF- spektrální -signálový analyzátor ve frekvenční doméně (rozlišovací filtr BW) SAŠ- spektrální -signálový analyzátor v časové doméně SHT- wattmetr pracující na tepelném principu DRMS- wattmetr s diodovým senzorem měřícím efektivní hodnotu DSTR- wattmetr s diodovým senzorem měřícím střední hodnotu
ČVUT - FEL
Digitální komunikační systémy Komunik. systém
Bluetooth
ERMES
Charakteristika kom.systému
Modulace Frekvenční pásmo
komunikační systém GFSK malých FH-SS síťových struktur rádiový paging 4PAM/FM
Rozsah Obálka výkonu Výkon třída I 2400-2480,5 0dBm konstantní MHz třídaII střední +20dBm
Metoda
konstantní střední
SAF SHT DRMS
≈196 MHz
200 W
SHT DSTR
SAF- spektrální -signálový analyzátor ve frekvenční doméně (rozlišovací filtr BW) SAŠ- spektrální -signálový analyzátor v časové doméně SHT- wattmetr pracující na tepelném principu DRMS- wattmetr s diodovým senzorem měřícím efektivní hodnotu DSTR- wattmetr s diodovým senzorem měřícím střední hodnotu
ČVUT - FEL
