A.H. Systems最近赞助了一场EMC Live网络研讨会,主题是为当今的测试需求选择天线,在会上我介绍了一种建立1GHz以上射频抗扰度系统所需放大器功率的简化方法。现有的方法,例如在电子表格中插入数字,不能提供测试系统行为的必要可视化,并且对系统依赖关系提供很少或根本没有理解。
在进入网络研讨会创建背后的想法之前,如果你观看了演示文稿,这将有助于理解。网络研讨会的录音可在此找到在这里.
在A.H. Systems网站上点击“Tech notes”选项卡可以找到网络研讨会支持说明www.ahsystems.com
这就是简化方法的思路。
驯服场强方程
第一眼看到“场强方程”的野兽就会产生一种不祥的感觉。但是研究和分类它的组成部分不仅驯服了方程,它还提供了系统在感兴趣的波段上如何表现的极好的可视化。方程是:
其中E为v/m, d为距离(由标准设定,因此为常数),G为天线的线性增益,P为天线连接器注入的射频功率。
经常关注博客的人会知道我们在之前的博客文章中展示了这个方程是如何推导出来的
www.emc-zone.com/2014/02/the-linearization-of-emc-amplifiers.html
我们通过识别并找出等式中明显和隐藏的常数来开始驯服过程。然后我们采取了一个全新的步骤,电场强度E本身是一个常数。为了做到这一点,我们引入了一个新的补偿因子,称为“波束宽度损失”。稍后再详细介绍。
显常数和隐常数
显而易见的常数是√30 / d,我们称这个常数为k1
不太明显的常数是√(PG)。注意,我们不是说P或G是一个常数,我们是说对于一个特定的固定场强E, P乘以G是一个常数。
假设P = 10 G = 10。因此,P.G = 100,即√(PG) = 10
如果在波段的另一部分,天线线性增益G从10下降到5,那么为了使P.G保持其恒定值,功率P需要通过增加到20进行补偿,保持P.G = 100恒定,√(PG) = 10恒定。
所以P和G就像在乐队中跳舞一样,当G变化时,P也在相反的意义上变化以保持常数。我们可以把这个常数分配为一个字母,但为了我们的目的,我们把它写成√(PG),我们只需要记住,对于固定的场强,这是一个常数值。我们继续讲
这就是说,对于一个固定的场强(假设在标准如61000-4-3中规定的最小允许场强),G的任何变化都由p的变化来补偿。所有这些都是合理的。
现在我们对方程动力学(舞蹈)有了更好的感觉,我们将注意力转向它在网络研讨会中的实际应用,即确定获得特定场强所需的功率。
首先,我们重新排列,使P成为方程的主体。
对于固定的场值Ek
两边取10log10,方程就变成了dB符号
对于对数,线性除法用减法表示,所以我们可以这样写
这就是说,放大器所需的功率(假设它直接连接到天线,也就是没有电缆损耗)是由常数决定的功率水平,减去天线增益(dBi)。换句话说,天线的增益越好,放大器所需的功率就越小。
同样,这些都是有道理的。
注意,对于线性天线增益为1的情况(相当于G = 0dBi),放大器的功率水平完全由常数决定。因此,我们将此功率电平称为“基础功率电平”,并将GdBi视为该功率电平的修饰符。
那么对于61000-4-3射频抗扰度系统,测试距离d为3m,距离d处的最小允许电场电平(我们的Ek)为18v/m,放大器的基本功率电平是多少?
我们将[32(18)2 / 30]= 97.2四舍五入到100W
放大器功率通常以dBm表示,即功率相对于1毫瓦,而不是1瓦。从dBW到dBm的转换本身就很简单——只需加上数字30。
所以我们的基本功率水平是50 dBm或100W。现在我们有了系统的起点。
为什么我们要走dB路线?答:因为天线制造商提供的增益数据单位是dBi,所以每米的电缆损耗单位是dB,而即将引入的“波束宽度损耗”单位是dB。所有东西都在db中,其美妙之处在于,我们只需将这些代数相加,就可以得到整个系统的增益,然后简单地将这些代数相加到基本功率电平,就可以得到放大器所需的功率。
不要忘记,网络研讨会和支持说明提供了进一步的解释,特别是关于系统范围性能的可视化。
下次我们将介绍“波束宽度损失”,对其介绍进行合理化,用它来确定整体系统增益GSYS,最后用最坏情况下的GSYS和基本功率电平来确定放大器所需的功率。
待续.........
汤姆Mullineaux
狮心王西南
Relu Adrian Aipu说
这篇文章对我很有用。干得好,汤姆。