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 Autor: Doc.Ing. Michal Horevaj,CSc.
Měření výkonu Základní výkonové veličiny nt 1 0 ( ) ( ) P= U sin 2πf t I sin 2πf t+ ϕdt nt p 0 p 0 0 0 T 0 je perioda harmonického signálu U p, I p jsou amplitudy napětí a proudu α n je fázový posuv mezi proudem a napětím je počet period harmonického signálu
Měření výkonu Základní výkonové veličiny U p = 2U ef P = U R 2 ef I p = 2I ef P= U I cosϕ ef ef
Středn ední výkon Average power P avg nt 1 = ut ( ) itdt ( ) nt 0 Odpovídá výkonu měřenému teplotními senzory
C Činitel výkyvu -Crest factor - C U p U rms Poměr špičkové hodnoty napětí k efektivní hodnotě napětí
Obálkový výkon signálu P e (t) Envelope power Definován jako okamžitý výkon za dobu periody nosné vlny Mění se v čase v závislosti na časových změnách obálky
Špičkový obálkový výkon PEP Peak envelope power Výkon v modulačním maximu integrovaný přes periodu nosného signálu. Maximální hodnota výkonu obálky P e (t) amplitudová modulace pulsní modulace m PEP = P + 100 c 1 2 [ W] PEP = P avg τ T
EPF - Envelope peak factor EPF PEP P avg Poměr špičkového obálkového výkonu ke mu výkonu signálu.
IPF Instantaneous peak-power power factor - IPF P p P av Poměr okamžitého špičkového výkonu ke mu výkovu signálu.
Výkon digitáln lně modulovaných signálů výkon [W] 16 14 12 10 8 6 4 2 P e (t) P p Obálka okamžitého výkonu PEP P avg 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 t [ns] Obr.10
PEP... špičkový výkon obálky P so... výkon obálky P sl... výkon signálu časového slotu P st... výkon P [W] PEP P so N-1 N N+1 N P sl P st t [s] t p T
Výkon ve vedlejší ším m kanálu ACPR - (adjacent channel power ratio) P[dBm] B=celkový výkon v 30kHz pásmu A=celkový výkon přes celé pásmo 1,23MHz C=celkový výkon v 30kHz pásmu 1,23MHz 1,98MHz 1,98MHz f [Hz] Poměr r výkonu ve stanovené části pásma p a přilehlp ilehlého ho kanálu (obvykle 30 khz) ) k celkovému středn ednímu výkonu měřm ěřeného kanálu
Sig. anal.-podm podmínky pro měřm ěření 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
Signálov lové analyzátory tory-měření výkonu P = B B S n 1 N P N i = 1 i P = výkon v kanálu [W] B s = šířka pásma kanálu [Hz] B n = ekvivalentní šumová šířka pásma RBW filtru P i = výkon raprezentovaný jedním bodem [W] N = počet měřících bodů
Analyzátor špičkového výkonu detektor Log. zesil. S/H A/D DSP impedanční přizpůsobení Z 0 = 50Ω vzorkovací generátor řízení NRV-Z31 1 W až 20mW, 30MHz až 6GHz NRT-Z43, 44 0,3mW až 2kW, 200kHz až 4GHz
Aplikace detektorů měření výkon v kanálu digit. moduací detektor RMS průměrování log /lin /výkon video BW zobrazení výkon ne. VBW=3.RBW výkonu RMS rušení špičkový log. ano log. výkon RF spektrum hodnota log. ne VBW=3.RBW log. výkon výkon soused. kanálu RF obálka náběž. / sestup. fázový šum hodnota vzorkovací špičkový vzorkovací výkon lin. výkon ne VBW=3.RBW ne VBW=3.RBW ne VBW=3.RBW výkonu RMS napětí výkonu RMS
Digitáln lní komunikační systémy Komunik. systém GSM900 GSM1800 TETRA DAMPS MATRACOM 9600 Charakteristika kom.systému radiotelefonní buňkové systémy hromadné radiotelefonní sítě-eu stand. radiotelefonní buňkové systémy hromadné rádiové sítě Modulace GMSK 1625/8kb/ s TDMA π/4-dqsk 36kbit/s TDMA π/4-dqsk TDMA GMSK FDMA Frekvenční pásmo 890 až 1880MHz definováno místně ČR-410MHz 896 až 1989 MHz definováno místně 382-395 MHz Rozsah výkonu 0,03 až 20W 0,6 až40w 20W 1 až 25 W Obálka Výkon konstantní slotu komplexní komplexní kanálu konstantní BW 10 khz Metoda SAF300 SAČ DSTR SAF30 DRNS SHT SAČ DSTR SAF30 DSTR SHT 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 hodnotu
Digitáln lní komunikační systémy Komunik. systém Air Loop AIRSPAN DVB-T T-DAB Charakteristika kom.systému rádiové sítě pevné rádiové sítě distribuce TV a rozhlas. Programů distribuce rozhlasových programů Modulace QPSK CDMA SS QPSK CDMA SS QPSK QAM OFDM DQPSK OFDM Frekvenční pásmo Rozsah výkonu 3,5 GHz 20W 2 až 2,5GHz do 1 W 174 až 862 MHz 223-230 MHz desítky kw desítky kw Obálka Výkon komplexní BW 5 MHz komplexní BW 3,5 MHz komplexní BW7,61MH z komplexní BW 1,5 MHz 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 hodnotu Metoda SAF30 SHT DRMS SAF30 SHT DRMS SAF30 SHT DRMS SAF30 SHT DRMS
Digitáln lní komunikační systémy Komunik. systém Bluetooth ERMES Charakteristika kom.systému komunikační systém malých síťových struktur Modulace GFSK FH-SS Frekvenční pásmo 2400-2480,5 MHz Rozsah výkonu třída I 0dBm třídaii +20dBm rádiový paging 4PAM/FM 196 MHz 200 W Obálka Výkon konstantní konstantní Metoda SHT DSTR SAF 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 hodnotu