القدرة الإشعاعية الفعالة

توضيح لتعريف القدرة الإشعاعية الفعالة المتساوية الاتجاه (EIRP). وحدات المحورين هي قوة الإشارة بالديسيبل.Rأ{\displaystyle R_{\mathsf {a}}}يمثل نمط الإشعاع لجهاز إرسال معين يقوم بتشغيل هوائي اتجاهي ، ويبث حزمة من الموجات الراديوية على طول المحور z. ويشع إشارة بقوة مجال بعيد تبلغS{\displaystyle S}في اتجاه أقصى إشعاع ( الفص الرئيسي ) على طول المحور z. الكرة الخضراءRأناso{\displaystyle R_{\mathsf {iso}}}يمثل نمط الإشعاع لهوائي متساوي الخواص مثالي يشع نفس قوة الإشارة القصوى التي يشعها الهوائي الموجه. أما قدرة الإرسال التي يجب تطبيقها على الهوائي متساوي الخواص لإشعاع هذه القدرة فهي القدرة المشعة الفعالة EIRP.

القدرة الإشعاعية الفعالة ( ERP )، المرادفة للقدرة الإشعاعية المكافئة ، هي تعريف معياري من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE ) لقدرة الترددات الراديوية الاتجاهية ، مثل تلك المنبعثة من جهاز إرسال لاسلكي . وهي إجمالي القدرة التي يجب أن يشعها هوائي ثنائي القطب بنصف موجة لإعطاء نفس شدة الإشعاع (قوة الإشارة، أو كثافة تدفق القدرة ، معبرًا عنها بالقدرة لكل وحدة مساحة) التي يعطيها هوائي المصدر الفعلي عند جهاز استقبال بعيد يقع في اتجاه أقوى حزمة للهوائي ( الفص الرئيسي ). تقيس القدرة الإشعاعية الفعالة مزيجًا من القدرة المنبعثة من جهاز الإرسال وقدرة الهوائي على توجيه تلك القدرة في اتجاه معين. وهي تساوي القدرة المدخلة للهوائي مضروبة في كسب الهوائي . تُستخدم هذه القدرة في الإلكترونيات والاتصالات ، وخاصة في البث الإذاعي والتلفزيوني ، لتحديد القدرة الظاهرية لمحطة البث التي يسمعها المستمعون في منطقة استقبالها.

يُعدّ مُعامل القدرة الإشعاعية المتناحية الفعّالة ( EIRP ) مُعاملًا بديلًا يقيس نفس الشيء . القدرة الإشعاعية المتناحية الفعّالة هي القدرة الافتراضية التي يجب أن تُشعّها هوائي متناحٍ لإعطاء نفس قوة الإشارة ("المكافئة") التي يُعطيها هوائي المصدر الفعلي في اتجاه أقوى حزمة لهوائي المصدر. يكمن الفرق بين EIRP و ERP في أن ERP تُقارن الهوائي الفعلي بهوائي ثنائي القطب نصف موجي، بينما تُقارنه EIRP بهوائي متناحٍ نظري. بما أن هوائي ثنائي القطب نصف موجي له كسب يبلغ حوالي 1.64 (أو حوالي 2.15 ديسيبل ) مُقارنةً بمُشعّ متناحٍ، فإذا تم التعبير عن ERP و EIRP كقدرة، فإن علاقتهما هي  هـأناRP(دبليو)1.64×هـRP(دبليو) {\displaystyle \ {\mathsf {EIRP}}_{\mathsf {(W)}}\حوالي 1.64\times {\mathsf {ERP}}_{\mathsf {(W)}}\ } إذا تم التعبير عنها بالديسيبل  هـأناRP(دبم)هـRP(دبم)+2.15 دب {\displaystyle \ {\mathsf {EIRP}}_{\mathrm {(dBm)} }\approx {\mathsf {ERP}}_{\mathrm {(dBm)} }+2.15\ {\mathsf {dB}}\ }

التعريفات

يقيس كل من القدرة الإشعاعية الفعالة والقدرة الإشعاعية المتساوية الفعالة كثافة القدرة التي يشعها جهاز إرسال لاسلكي وهوائي (أو أي مصدر آخر للموجات الكهرومغناطيسية) في اتجاه محدد: اتجاه أقصى قوة إشارة ( الفص الرئيسي ) لنمط إشعاعه. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] تعتمد هذه القدرة الظاهرية على عاملين: إجمالي القدرة الخارجة ونمط إشعاع الهوائي - أي مقدار تلك القدرة التي تُشع في اتجاه أقصى شدة. يُقاس العامل الأخير بكسب الهوائي ، وهو نسبة قوة الإشارة التي يشعها الهوائي في اتجاه أقصى إشعاع إلى تلك التي يشعها هوائي قياسي محدد . (بدون تحديد معيار للمقارنة، لا يمكن إيجاد نسبة). على سبيل المثال،  جهاز إرسال بقدرة 1000 واط يُغذي هوائيًا بكسب 4 أضعاف كسب هوائي متساوي الإشعاع نظريًا، أو حوالي 6  ديسيبل، سيُشع نفس القدرة في اتجاه فصّه الرئيسي، وبالتالي نفس القدرة الإشعاعية الفعالة المتناحية (EIRP)، كما هو الحال مع  جهاز إرسال بقدرة 4000 واط يُغذي الهوائي المتساوي الإشعاع نظريًا، حيث يُشع في جميع الاتجاهات بالتساوي. لذا، فإن القدرة الإشعاعية الفعالة (ERP) والقدرة الإشعاعية الفعالة المتناحية (EIRP) هما مقياسان للقدرة المُشعّة يُمكن من خلالهما مقارنة تركيبات مختلفة من أجهزة الإرسال والهوائيات على أساس متساوٍ.

على الرغم من التسمية، فإنّ كلاً من ERP وEIRP لا يقيسان قدرة الإرسال أو إجمالي القدرة المشعة من الهوائي؛ بل هما مجرد مقياسين لقوة الإشارة على طول الفص الرئيسي. ولا يقدمان أي معلومات عن القدرة المشعة في اتجاهات أخرى أو إجمالي القدرة. وتكون قيم ERP وEIRP دائمًا أكبر من إجمالي القدرة المشعة الفعلية من الهوائي.

الفرق بين ERP و EIRP هو أن كسب الهوائي قد تم قياسه تقليديًا بوحدتين مختلفتين، وذلك بمقارنة الهوائي بهوائيين قياسيين مختلفين، وكلاهما نظري؛ هوائي متساوي الخواص وثنائي قطب نصف موجة (مثالي، بدون فقد) :

  • الكسب المتساوي الخواص هو نسبة كثافة الطاقة (قوة الإشارة، بوحدة الطاقة لكل وحدة مساحة) التي يتم استقبالها عند نقطة بعيدة عن الهوائي (أي في مجاله البعيد ) في اتجاه أقصى إشعاع له (أي فصه الرئيسي). Sمأx {\displaystyle \ S_{\mathsf {max}}\ }، مقارنةً بكثافة الطاقة المستلمة عند نفس النقطة من هوائي متجانس افتراضي عديم الفقد ، والذي يشع بالتساوي في جميع الاتجاهات، Sمأx،أناso {\displaystyle \ S_{\mathsf {max,iso}}\ }: جيأنا= Sمأx  Sمأx،أناso  {\displaystyle \ \mathrm {G} _{\mathsf {i}}={\frac {\ S_{\mathsf {max}}\ }{\ S_{\mathsf {max,iso}}\ }}\ }يُعبّر عن الكسب عادةً بوحدات لوغاريتمية من الديسيبل (dB). ويُعطى الكسب النسبي لهوائي متساوي الإشعاع، والمعبّر عنه بالديسيبل (dB i )، بالعلاقة التالية:
 جي(دبأنا)=10 سجل10( Sمأx  Sمأx،أناso ) {\displaystyle \ \mathrm {G} _{\mathsf {(dB_{i})}}=10\ \log _{10}\left({\frac {\ S_{\mathsf {max}}\ }{\ S_{\mathsf {max,iso}}\ }}\right)\ }
  • كسب ثنائي القطب هو نسبة كثافة الطاقة (قوة الإشارة، بوحدة الطاقة لكل وحدة مساحة) التي يتم استقبالها عند نقطة بعيدة عن الهوائي (أي في مجاله البعيد ) في اتجاه أقصى إشعاع له (أي فصه الرئيسي). Sمأx {\displaystyle \ S_{\mathsf {max}}\ }، إلى كثافة الطاقة المستلمة عند نفس النقطة من هوائي ثنائي القطب نصف موجة افتراضي عديم الفقد ،Sمأx،دأناصoلهـ{\displaystyle S_{\mathsf {max,dipole}}}: جيد= Sمأx  Sمأx،دأناصoلهـ  {\displaystyle \ \mathrm {G} _{\mathsf {d}}={\frac {\ S_{\mathsf {max}}\ }{\ S_{\mathsf {max,dipole}}\ }}\ }يُعطى الكسب النسبي لهوائي ثنائي القطب نصف موجي، والمُعبر عنه بالديسيبل (dB/ d )، بالعلاقة التالية: جي(دبد)=10 سجل10( Sمأx  Sمأx،دأناصoلهـ ) {\displaystyle \ \mathrm {G} _{\mathsf {(dB_{d})}}=10\ \log _{10}\left({\frac {\ S_{\mathsf {max}}\ }{\ S_{\mathsf {max,dipole}}\ }}\right)\ }

على عكس الهوائي متساوي الإشعاع، يتميز الهوائي ثنائي القطب بنمط إشعاع حلقي الشكل؛ حيث تكون قدرته المشعة في أقصى حالاتها في الاتجاهات العمودية على الهوائي، وتتناقص إلى الصفر على محور الهوائي. وبما أن إشعاع الهوائي ثنائي القطب يتركز في الاتجاهات الأفقية (بافتراض أن محور الهوائي رأسي)، فإن كسب الهوائي ثنائي القطب نصف الموجي يكون أكبر من كسب الهوائي متساوي الإشعاع. ويبلغ الكسب المتساوي الإشعاع للهوائي ثنائي القطب نصف الموجي حوالي 1.64، أو بالديسيبل. 10 سجل10(1.64)2.15 دب ،{\displaystyle \ 10\ \log _{10}(1.64)\approx 2.15\ {\mathsf {dB}}\ ,}لذا  جيأنا1.64 جيد .{\displaystyle \ G_{\mathsf {i}}\approx 1.64\ G_{\mathsf {d}}~.} بالديسيبل  جي(دبأنا)جي(دبد)+2.15 دب .{\displaystyle \ G_{\mathsf {(dB_{i})}}\approx G_{\mathsf {(dB_{d})}}+2.15\ {\mathsf {dB}}~.}

يعتمد المقياسان EIRP و ERP على الهوائيين القياسيين المختلفين المذكورين أعلاه: [ 1 ] [ 3 ] [ 2 ] [ 4 ]

  • تُعرَّف القدرة المشعة الفعالة المتناحية (EIRP) بأنها القدرة الفعالة المدخلة إلى هوائي متساوي الإشعاع نظريًا عديم الفقد ، وذلك لإشعاع نفس كثافة القدرة القصوى بعيدًا عن الهوائي كما يفعل جهاز الإرسال والهوائي الفعليان في اتجاه أكبر قدرة (أي الفص الرئيسي). وهي تساوي القدرة المدخلة إلى هوائي جهاز الإرسال مضروبة في كسب الهوائي بالنسبة إلى الهوائي متساوي الإشعاع. هـأناRP=جيأنا Pأنان .{\displaystyle \ \mathrm {EIRP} =G_{\mathsf {i}}\ P_{\mathsf {in}}~.}غالبًا ما يُعبّر عن كل من القدرة الفعالة المشعة (ERP) والقدرة الفعالة المشعة المكافئة (EIRP) بوحدة الديسيبل (dB). وتُحسب القدرة المدخلة بالديسيبل عادةً بالمقارنة مع مستوى مرجعي قدره واط واحد (W). Pأنان (دبدبليو)=10 سجل10Pأنان .{\displaystyle \ P_{{\mathsf {in}}\ {\mathsf {(dB_{W})}}}=10\ \log _{10}P_{\mathsf {in}}~.}بما أن ضرب عاملين يعادل جمع قيم الديسيبل الخاصة بهما هـأناRP(دبدبليو)=جي(دبأنا)+Pأنان (دبدبليو) {\displaystyle \ {\mathsf {EIRP}}_{\mathsf {(dB_{W})}}=G_{\mathsf {(dB_{i})}}+P_{{\mathsf {in}}\ {\mathsf {(dB_{W})}}}\ }
  • تُعرَّف القدرة الفعالة المشعة (ERP) بأنها القدرة الفعالة المدخلة إلى هوائي ثنائي القطب نصف موجي نظري عديم الفقد ، والتي تُعطي نفس كثافة القدرة القصوى بعيدًا عن الهوائي كما في جهاز الإرسال الفعلي. وهي تساوي القدرة المدخلة إلى هوائي جهاز الإرسال مضروبة في كسب الهوائي بالنسبة إلى هوائي ثنائي القطب نصف موجي (نظري، مثالي، عديم الفقد). هـRP=جيد Pأنان .{\displaystyle \ {\mathsf {ERP}}=G_{\mathsf {d}}\ P_{\mathsf {in}}~.}بالديسيبل هـRP(دبدبليو)=جي(دبد)+Pأنان (دبدبليو) .{\displaystyle \ {\mathsf {ERP}}_{\mathsf {(dB_{W})}}=G_{\mathsf {(dB_{d})}}+P_{{\mathsf {in}}\ {\mathsf {(dB_{W})}}}~.}

بما أن تعريفَي الربح يختلفان فقط بمعامل ثابت، فإن ERP و EIRP يختلفان أيضاً.  هـأناRP(دبليو)1.64×هـRP(دبليو) .{\displaystyle \ {\mathsf {EIRP}}_{\mathsf {(W)}}\حوالي 1.64\times {\mathsf {ERP}}_{\mathsf {(W)}}~.} بالديسيبل  هـأناRP(دبدبليو)هـRP(دبدبليو)+2.15 دب .{\displaystyle \ {\mathsf {EIRP}}_{\mathsf {(dB_{W})}}\approx {\mathsf {ERP}}_{\mathsf {(dB_{W})}}+2.15\ {\mathsf {dB}}~.}

العلاقة بقدرة خرج جهاز الإرسال

عادةً ما يتم توصيل جهاز الإرسال بالهوائي من خلال عدد من الأجزاء المختلفة مثل المرشح وخط النقل وشبكة مطابقة المعاوقة . ونظرًا لأن هذه المكونات قد يكون لها خسائر كبيرة ل ،{\displaystyle \ L\ ,}عادةً ما تكون الطاقة المطبقة على الهوائي أقل من طاقة خرج جهاز الإرسال PتيX .{\displaystyle \ P_{\mathsf {TX}}~.}العلاقة بين كل من ERP و EIRP وقدرة خرج جهاز الإرسال هي  هـأناRP(دبدبليو)=PتيX (دبدبليو)-ل(دب)+جي(دبأنا) ،$ هـRP(دبدبليو)=PتيX (دبدبليو)-ل(دب)+جي(دبأنا)-2.15 دب .{\displaystyle \ {\mathsf {ERP}}_{\mathsf {(dB_{W})}}=P_{{\mathsf {TX}}\ {\mathsf {(dB_{W})}}}-L_{\mathsf {(dB)}}+G_{\mathsf {(dB_{i})}}-2.15\ {\mathsf {dB}}~.} يتم تضمين الخسائر في الهوائي نفسه في الكسب.

العلاقة بقوة الإشارة

إذا كان مسار الإشارة في الفضاء الحر ( انتشار خط البصر بدون مسارات متعددة ) فإن قوة الإشارة ( كثافة تدفق الطاقة بالواط لكل متر مربع) S {\displaystyle \ S\ }من إشارة الراديو على محور الفص الرئيسي عند أي مسافة معينةر{\displaystyle r}يمكن حساب الطاقة المشعة من الهوائي من خلال الطاقة المشعة الفعالة (EIRP) أو الطاقة المشعة الفعالة (ERP). وبما أن الهوائي متساوي الخواص يشع كثافة تدفق طاقة متساوية على كرة مركزها الهوائي، فإن مساحة كرة نصف قطرها ر {\displaystyle \ r\ }يكون أ=4π ر2 {\displaystyle \ A=4\pi \ r^{2}\ }ثم  S(ر)= هـأناRP  4π ر2  .{\displaystyle \ S(r)={\frac {\ {\mathsf {EIRP}}\ }{\ 4\pi \ r^{2}\ }}~.} منذ هـأناRP=هـRP×1.64 ،{\displaystyle \ \mathrm {EIRP} =\mathrm {ERP} \times 1.64\ ,} S(ر)= 0.410×هـRP  π ر2  .{\displaystyle \ S(r)={\frac {\ 0.410\times {\mathsf {ERP}}\ }{\ \pi \ r^{2}\ }}~.} بعد قسمة عامل π ،{\displaystyle \ \pi \ ,}نحصل على:  S(ر)= 0.131×هـRP  ر2  .{\displaystyle \ S(r)={\frac {\ 0.131\times {\mathsf {ERP}}\ }{\ r^{2}\ }}~.}

ومع ذلك، إذا كانت الموجات الراديوية تنتقل عن طريق الموجات الأرضية كما هو معتاد في البث المتوسط ​​أو الطويل، فإن الموجات السماوية أو المسارات غير المباشرة تلعب دورًا في الإرسال، وستعاني الموجات من توهين إضافي يعتمد على التضاريس بين الهوائيات، لذا فإن هذه الصيغ غير صالحة.

المشعات ثنائية القطب مقابل المشعات متساوية الخواص

نظرًا لأن القدرة المشعة الفعالة (ERP) تُحسب ككسب الهوائي (في اتجاه معين) مقارنةً بأقصى توجيهية لهوائي ثنائي القطب نصف موجي ، فإنها تُنشئ هوائيًا ثنائي القطب فعالًا افتراضيًا موجهًا في اتجاه جهاز الاستقبال. بعبارة أخرى، سيستقبل جهاز استقبال افتراضي في اتجاه معين من جهاز الإرسال نفس القدرة إذا استُبدل المصدر بهوائي ثنائي القطب مثالي موجه بأقصى توجيهية واستقطاب متطابق باتجاه جهاز الاستقبال، وبقدرة دخل هوائي تساوي القدرة المشعة الفعالة. لن يتمكن جهاز الاستقبال من تحديد أي فرق. إن أقصى توجيهية لهوائي ثنائي القطب مثالي نصف موجي ثابتة، أي 0 ديسيبل d = 2.15 ديسيبل i . لذلك، تكون القدرة المشعة الفعالة دائمًا أقل بمقدار 2.15  ديسيبل من القدرة المشعة الفعالة المكافئة. يمكن استبدال هوائي ثنائي القطب المثالي بمشع متساوي الخواص (جهاز رياضي بحت لا يمكن وجوده في الواقع)، ولن يتمكن جهاز الاستقبال من معرفة الفرق طالما زادت قدرة الدخل بمقدار 2.15  ديسيبل.

غالبًا ما يُغفل التمييز بين dB d و dB i ، مما يُجبر القارئ أحيانًا على استنتاج أيّهما استُخدم. على سبيل المثال، يُصنع هوائي ياغي-أودا من عدة ثنائيات أقطاب مُرتبة على مسافات دقيقة لتحقيق تركيز طاقة (توجيهية) أكبر من ثنائي القطب البسيط. ولأنه مُكوّن من ثنائيات أقطاب، يُعبّر عن كسبه غالبًا بوحدة dB d ، ولكن يُذكر فقط بوحدة dB. هذا الغموض غير مرغوب فيه فيما يتعلق بالمواصفات الهندسية. تبلغ أقصى توجيهية لهوائي ياغي-أودا 8.77 dB d = 10.92 dB i . يجب أن يكون كسبه بالضرورة أقل من ذلك بمعامل η، والذي يجب أن يكون سالبًا بوحدة dB. لا يُمكن حساب كل من ERP و EIRP دون معرفة القدرة التي يستقبلها الهوائي، أي أنه ليس من الصحيح استخدام وحدات dB d أو dB i مع ERP و EIRP. لنفترض وجود جهاز إرسال بقدرة 100  واط (20  ديسيبل /واط ) مع فقد قدره 6  ديسيبل قبل الهوائي. تكون القدرة الفعالة المشعة (ERP) أقل من 22.77  ديسيبل/ واط، والقدرة الفعالة المشعة المتناحية (EIRP) أقل من 24.92  ديسيبل /واط ، وكلاهما أقل من القيمة المثالية بمقدار η بالديسيبل. بافتراض أن جهاز الاستقبال يقع في الفص الجانبي الأول لهوائي الإرسال، وأن كل قيمة تنخفض بمقدار 7.2  ديسيبل، وهو مقدار انخفاض التوجيهية من الفص الرئيسي إلى الفص الجانبي لهوائي ياغي-أودا، فإنه في أي مكان على طول اتجاه الفص الجانبي من جهاز الإرسال هذا، لن يتمكن جهاز استقبال غير مُجهز من التمييز بين استبدال هوائي ياغي-أودا بهوائي ثنائي القطب مثالي (موجه نحو جهاز الاستقبال) أو بهوائي مشع متساوي الخواص مع زيادة قدرة دخل الهوائي بمقدار 1.57  ديسيبل. [ 5 ]

الاستقطاب

لم يُؤخذ الاستقطاب في الحسبان حتى الآن، ولكن يجب توضيحه جيدًا. عند دراسة مشع ثنائي القطب سابقًا، افترضنا أنه مُحاذٍ تمامًا لجهاز الاستقبال. الآن، لنفترض أن هوائي الاستقبال مُستقطب دائريًا، وسيكون هناك حد أدنى  لفقد الاستقطاب يبلغ 3 ديسيبل بغض النظر عن اتجاه الهوائي. إذا كان جهاز الاستقبال أيضًا ثنائي القطب، فمن الممكن محاذاته بشكل عمودي على جهاز الإرسال بحيث لا يتم استقبال أي طاقة نظريًا. مع ذلك، لا يُؤخذ فقد الاستقطاب هذا في الحسبان عند حساب القدرة الفعالة المشعة (ERP) أو القدرة الفعالة المشعة المتناحية (EIRP). بل يجب على مصمم نظام الاستقبال مراعاة هذا الفقد حسب الحاجة. على سبيل المثال، يتميز برج الهاتف الخلوي باستقطاب خطي ثابت ، ولكن يجب أن يعمل الهاتف المحمول بكفاءة في أي اتجاه. لذلك، قد يوفر تصميم الهاتف استقبالًا ثنائي الاستقطاب بحيث يتم تعظيم الطاقة الملتقطة بغض النظر عن الاتجاه، أو قد يستخدم المصمم هوائيًا مُستقطبًا دائريًا ويراعي فقد 3  ديسيبل الإضافي بالتضخيم.

مثال على إدارة المرافق

هوائي ثنائي القطب متقاطع رباعي الفتحات لمحطة بث إذاعي FM

على سبيل المثال، محطة راديو FM التي تُعلن عن قدرة بث تبلغ 100,000 واط، تمتلك في الواقع قدرة إشعاع فعالة (ERP) تبلغ 100,000 واط، وليس جهاز إرسال فعليًا بقدرة 100,000 واط. عادةً ما تتراوح قدرة خرج جهاز الإرسال (TPO) لمثل هذه المحطة بين 10,000 و20,000 واط، مع عامل تضخيم يتراوح بين 5 و10 أضعاف (5-10 أضعاف، أو 7-10 ديسيبل ). في معظم تصميمات الهوائيات، يتحقق التضخيم بشكل أساسي من خلال تركيز الطاقة نحو المستوى الأفقي وكبحها عند الزوايا الصاعدة والهابطة، وذلك باستخدام مصفوفات طورية من عناصر الهوائي. يُعرف توزيع الطاقة مقابل زاوية الارتفاع بالنمط الرأسي . عندما يكون الهوائي موجهًا أفقيًا أيضًا، يتغير التضخيم وقدرة الإشعاع الفعالة (ERP) بتغير السمت ( اتجاه البوصلة ). بدلاً من متوسط ​​القدرة في جميع الاتجاهات، تُقاس القدرة الظاهرية في اتجاه ذروة الفص الرئيسي للهوائي بالقدرة الفعالة المؤثرة (ERP) للمحطة (وهذا مجرد تعريف آخر للقدرة الفعالة المؤثرة). وينطبق هذا بشكل خاص على القدرات الفعالة المؤثرة الهائلة المسجلة لمحطات البث الإذاعي بالموجات القصيرة ، والتي تستخدم حزمًا ضيقة جدًا لنقل إشاراتها عبر القارات والمحيطات.   

الاستخدام التنظيمي في الولايات المتحدة

تُحسب القدرة الإشعاعية الفعالة (ERP) لراديو FM في الولايات المتحدة دائمًا نسبةً إلى هوائي ثنائي القطب نصف موجي مرجعي نظري . (أي، عند حساب ERP، فإن الطريقة الأنسب هي استخدام كسب الهوائي بوحدة ديسيبل ) . ولمعالجة استقطاب الهوائي، تُدرج لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) قيمة ERP في كلٍ من القياسات الأفقية والرأسية لراديو FM والتلفزيون. القياس الأفقي هو المعيار لكلا النوعين، ولكن إذا كانت قيمة ERP الرأسية أكبر، فسيتم استخدامها بدلاً من ذلك.

يبلغ الحد الأقصى للطاقة المشعة الفعالة (ERP) لبث الإذاعات الإذاعية الأمريكية عبر موجات FM عادةً 100,000  واط (المنطقة الثانية FM  ) أو 50,000  واط (في المنطقتين  الأولى والثانية الأكثر كثافة سكانية)، مع العلم أن القيود الدقيقة تختلف باختلاف فئة الترخيص وارتفاع الهوائي فوق متوسط ​​ارتفاع سطح الأرض (HAAT). [ 6 ] وقد تم استثناء بعض المحطات من هذه القيود، أو في حالات نادرة جدًا، منحها إعفاءً ، ما يسمح لها بتجاوز القيود العادية.

مشاكل نطاق الميكروويف

في معظم أنظمة الميكروويف ، يُستخدم هوائي متساوي الإشعاع غير اتجاهي تمامًا (هوائي يشع بالتساوي وبشكل مثالي في جميع الاتجاهات - وهو أمر مستحيل فيزيائيًا) كهوائي مرجعي، وعندها يُشار إلى القدرة الإشعاعية المتساوية الفعالة ( EIRP ) بدلًا من القدرة الإشعاعية الفعالة (ERP). ويشمل ذلك أجهزة الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية ، والرادار، وغيرها من الأنظمة التي تستخدم أطباق الميكروويف والعاكسات بدلًا من الهوائيات ثنائية القطب.

مشاكل التردد المنخفض

في حالة محطات الموجة المتوسطة (AM) في الولايات المتحدة ، تُحدد حدود الطاقة بناءً على قدرة خرج جهاز الإرسال الفعلية، ولا يُستخدم معدل الإشعاع الفعال (ERP) في الحسابات الاعتيادية. تبث الهوائيات متعددة الاتجاهات، المستخدمة من قبل عدد من المحطات، الإشارة بالتساوي في جميع الاتجاهات الأفقية. تُستخدم المصفوفات الاتجاهية لحماية محطات القنوات المتداخلة أو المجاورة ، عادةً في الليل، ولكن بعضها يعمل بشكل اتجاهي مستمر. مع أن كفاءة الهوائي وموصلية الأرض تُؤخذان في الاعتبار عند تصميم هذه المصفوفات، إلا أن قاعدة بيانات لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) تُظهر قدرة خرج جهاز إرسال المحطة، وليس معدل الإشعاع الفعال (ERP).

وفقًا لمؤسسة المهندسين الكهربائيين (المملكة المتحدة)، غالبًا ما يُستخدم مصطلح ERP كمصطلح مرجعي عام للطاقة المشعة، ولكن من الناحية الدقيقة، يجب استخدامه فقط عندما يكون الهوائي ثنائي القطب بنصف موجة، [ 7 ] ويُستخدم عند الإشارة إلى إرسال FM. [ 8 ]

تخطيط موارد المؤسسة

يمكن استخدام القدرة الإشعاعية الفعالة أحادية القطب ( EMRP ) في أوروبا، لا سيما فيما يتعلق بهوائيات البث الإذاعي للموجات المتوسطة . وهذا مماثل لـ ERP، باستثناء أنه يتم استخدام هوائي رأسي قصير (أي أحادي القطب قصير ) كهوائي مرجعي بدلاً من ثنائي القطب نصف الموجة . [ 7 ]

CMF

القوة الدافعة الكهرومغناطيسية ( CMF ) مصطلح بديل يُستخدم للتعبير عن شدة الإشعاع بالفولت ، لا سيما عند الترددات المنخفضة. [ 7 ] يُستخدم هذا المصطلح في التشريعات الأسترالية التي تنظم خدمات البث الإذاعي AM، والتي تُعرّفه على النحو التالي: "بالنسبة لجهاز الإرسال، [فهو] يعني حاصل ضرب، مُعبرًا عنه بالفولت، في:

(أ) شدة المجال الكهربائي عند نقطة معينة في الفضاء، نتيجة لتشغيل جهاز الإرسال؛ و
(ب) المسافة بين تلك النقطة وهوائي جهاز الإرسال. [ 9 ]

يتعلق هذا الأمر بالبث الإذاعي بتقنية AM فقط، ويعبر عن شدة المجال بوحدة " ميكروفولت لكل متر على مسافة كيلومتر واحد من هوائي الإرسال". [ 8 ]

هات

يُعدّ الارتفاع فوق متوسط ​​التضاريس لترددات VHF وما فوقها عاملاً بالغ الأهمية عند حساب القدرة الإشعاعية الفعالة (ERP)، إذ يزداد نطاق تغطية الإشارة ( مدى البث ) الناتج عن قدرة إشعاعية فعالة معينة بشكل كبير مع ارتفاع الهوائي. ولهذا السبب، يُمكن لمحطة ذات قدرة إشعاعية فعالة لا تتجاوز بضع مئات من الواط أن تُغطي مساحة أكبر من محطة ذات قدرة إشعاعية فعالة تبلغ بضعة آلاف من الواط، إذا ما تجاوزت إشارتها العوائق الأرضية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 جونز، غراهام أ.؛ لاير، ديفيد هـ.؛ أوسينكوفسكي، توماس ج. (2007). دليل الهندسة للرابطة الوطنية للمذيعين، الطبعة العاشرة . إلسيفير. ص 1632. ISBN  978-1136034107.
  2. 1 2 هوانغ، يي؛ بويل، كيفن (2008). الهوائيات: من النظرية إلى التطبيق . جون وايلي وأولاده. ص 117-118 . ISBN  978-0470772928.
  3. 1 2 سيبولد، جون س. (2005). مقدمة في انتشار الترددات الراديوية . جون وايلي وأولاده. ص 292. ISBN  0471743682.
  4. 1 2 ويك، مارتن هـ. (2012). قاموس الاتصالات القياسي . سبرينغر للعلوم ووسائل الإعلام التجارية. ص 327. ISBN  978-1461566724.
  5. تشنغ، ديفيد ك. (1992). الكهرومغناطيسية الحقلية والموجية ( الطبعة الثانية). أديسون-ويسلي. الصفحات 648-650 .  
  6. 47 CFR 73.211
  7. 1 2 3 باركلي، ليس، محرر. (2003). انتشار الموجات الراديوية . الكهرومغناطيسية والرادار، المكتبة الرقمية لمعهد الهندسة والتكنولوجيا. المجلد 2. معهد المهندسين الكهربائيين (مساهم). لندن: معهد الهندسة والتكنولوجيا. الصفحات 13-14 . ISBN   978-0-85296-102-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 سبتمبر 2020 .
  8. 1 2 "قد تحصل محطة 3MTR على زيادة في الطاقة" . راديو إنفو . 24 نوفمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 14 سبتمبر 2020 .
  9. "إرشادات خدمات البث (التخطيط التقني) لعام 2017" . السجل الاتحادي للتشريعات . الحكومة الأسترالية. 28 سبتمبر 2017. تاريخ الاطلاع: 14 سبتمبر 2020 .تم نسخ النص من هذا المصدر، وهو متاح بموجب ترخيص Attribution  4.0 International (CC BY 4.0) .