Intensidad de la señal en telecomunicaciones.

En telecomunicaciones , ^[1] particularmente en ingeniería de radiofrecuencia , la intensidad de la señal se refiere a la potencia de salida del transmisor recibida por una antena de referencia a una distancia de la antena transmisora. Las transmisiones de alta potencia , como las que se utilizan en radiodifusión , se expresan en dB - milivoltios por metro (dBmV/m). Para sistemas de muy baja potencia, como los teléfonos móviles , la intensidad de la señal generalmente se expresa en dB : microvoltios por metro (dBμV/m) o en decibelios por encima de un nivel de referencia de un milivatio ( dBm ). En terminología de radiodifusión, 1 mV/m es 1000 μV/m o 60 dBμ (a menudo escrito dBu).

Ejemplos

• 100 dBμ o 100 mV/m: pueden producirse interferencias de cobertura en algunos receptores
• 60 dBμ o 1,0 mV/m: frecuentemente considerado el borde del área protegida de una estación de radio en América del Norte
• 40 dBμ o 0,1 mV/m: la intensidad mínima a la que se puede recibir una estación con calidad aceptable en la mayoría de los receptores

Relación con la potencia radiada media

La intensidad del campo eléctrico en un punto específico se puede determinar a partir de la potencia entregada a la antena transmisora, su geometría y su resistencia a la radiación. Considere el caso de una antena dipolo de media onda alimentada por el centro en el espacio libre , donde la longitud total L es igual a media longitud de onda (λ/2). Si se construye a partir de conductores delgados, la distribución de corriente es esencialmente sinusoidal y el campo eléctrico radiante está dado por

Distribución de corriente en antena de longitud igual a media longitud de onda ( ). ${\displaystyle \scriptstyle {L}}$ ${\displaystyle \scriptstyle {\lambda /2}}$

${\displaystyle E_{\theta }(r)={-jI_{\circ } \over 2\pi \varepsilon _{0}c\,r}{\cos \left(\scriptstyle {\pi \over 2}\cos \theta \right) \over \sin \theta }e^{j\left(\omega t-kr\right)}}$

donde es el ángulo entre el eje de la antena y el vector hasta el punto de observación, es la corriente máxima en el punto de alimentación, es la permitividad del espacio libre, es la velocidad de la luz en el vacío y es la distancia a la antena en metros. Cuando la antena se ve de lado ( ), el campo eléctrico es máximo y está dado por ${\displaystyle \scriptstyle {\theta }}$ ${\displaystyle \scriptstyle {I_{\circ }}}$ ${\displaystyle \scriptstyle {\varepsilon _{0}\,=\,8.85\times 10^{-12}\,F/m}}$ ${\displaystyle \scriptstyle {c\,=\,3\times 10^{8}\,m/s}}$ ${\displaystyle \scriptstyle {r}}$ ${\displaystyle \scriptstyle {\theta \,=\,\pi /2}}$

${\displaystyle \vert E_{\pi /2}(r)\vert ={I_{\circ } \over 2\pi \varepsilon _{0}c\,r}\,.}$

Resolviendo esta fórmula para los rendimientos actuales máximos

${\displaystyle I_{\circ }=2\pi \varepsilon _{0}c\,r\vert E_{\pi /2}(r)\vert \,.}$

La potencia promedio de la antena es

${\displaystyle {P_{avg}={1 \over 2}R_{a}\,I_{\circ }^{2}}}$

¿Dónde está la resistencia a la radiación de la antena de media onda alimentada por el centro? Sustituyendo la fórmula de por la de y resolviendo el campo eléctrico máximo se obtiene ${\displaystyle \scriptstyle {R_{a}=73.13\,\Omega }}$ ${\displaystyle \scriptstyle {I_{\circ }}}$ ${\displaystyle \scriptstyle {P_{avg}}}$

${\displaystyle \vert E_{\pi /2}(r)\vert \,=\,{1 \over \pi \varepsilon _{0}c\,r}{\sqrt {P_{avg} \over 2R_{a}}}\,=\,{9.91 \over r}{\sqrt {P_{avg}}}\quad (L=\lambda /2)\,.}$

Por lo tanto, si la potencia promedio de una antena dipolo de media onda es 1 mW, entonces el campo eléctrico máximo a 313 m (1027 pies) es 1 mV/m (60 dBμ).

Para un dipolo corto ( ), la distribución actual es casi triangular. En este caso, el campo eléctrico y la resistencia a la radiación son ${\displaystyle \scriptstyle {L\ll \lambda /2}}$

${\displaystyle E_{\theta }(r)={-jI_{\circ }\sin(\theta ) \over 4\varepsilon _{0}c\,r}\left({L \over \lambda }\right)e^{j\left(\omega t-kr\right)}\,,\quad R_{a}=20\pi ^{2}\left({L \over \lambda }\right)^{2}.}$

Utilizando un procedimiento similar al anterior, el campo eléctrico máximo para un dipolo corto alimentado por el centro es

${\displaystyle \vert E_{\pi /2}(r)\vert \,=\,{1 \over \pi \varepsilon _{0}c\,r}{\sqrt {P_{avg} \over 160}}\,=\,{9.48 \over r}{\sqrt {P_{avg}}}\quad (L\ll \lambda /2)\,.}$

señales de radiofrecuencia

Aunque existen redes de torres de estaciones base de telefonía celular en muchos países del mundo, todavía hay muchas áreas dentro de esos países que no tienen una buena recepción. Es poco probable que algunas zonas rurales lleguen a estar cubiertas de manera efectiva, ya que el costo de construir una torre de telefonía celular es demasiado alto para sólo unos pocos clientes. Incluso en áreas con alta intensidad de señal, los sótanos y el interior de grandes edificios suelen tener mala recepción.

La intensidad de la señal débil también puede ser causada por interferencias destructivas de las señales de las torres locales en áreas urbanas, o por los materiales de construcción utilizados en algunos edificios que causan una atenuación significativa de la intensidad de la señal. Los grandes edificios, como almacenes, hospitales y fábricas, a menudo no tienen señal utilizable a más de unos pocos metros de las paredes exteriores.

Esto es particularmente cierto para las redes que operan a frecuencias más altas , ya que se ven más atenuadas por los obstáculos intermedios, aunque pueden utilizar la reflexión y la difracción para sortear los obstáculos.

Intensidad estimada de la señal recibida

La intensidad estimada de la señal recibida en una etiqueta RFID activa se puede estimar de la siguiente manera:

${\displaystyle \mathrm {dBm_{e}} =-43.0-40.0\ \log _{10}\left({\frac {r}{R}}\right)}$

En general, puedes tener en cuenta el exponente de pérdida de trayectoria : ^[2]

${\displaystyle \mathrm {dBm_{e}} =-43.0-10.0\ \gamma \ \log _{10}\left({\frac {r}{R}}\right)}$

La pérdida de trayectoria efectiva depende de la frecuencia , la topografía y las condiciones ambientales.

En realidad, se podría utilizar cualquier potencia de señal conocida dBm ₀ a cualquier distancia r ₀ como referencia:

${\displaystyle \mathrm {dBm_{e}} =\mathrm {dBm} _{0}-10.0\ \gamma \ \log _{10}\left({\frac {r}{r_{0}}}\right)}$

Número de décadas

${\displaystyle \log _{10}(R/r)}$daría una estimación del número de décadas, que coincide con una pérdida de trayectoria promedio de 40 dB/década.

Estimar el radio de la celda.

Cuando medimos la distancia de la celda r y la potencia recibida dBm _m pares, podemos estimar el radio medio de la celda de la siguiente manera:

${\displaystyle R_{e}=\operatorname {avg} [\ r\ 10^{(\mathrm {dBm_{m}} +43.0)/40.0}\ ]}$

Existen modelos de cálculo especializados para planificar la ubicación de una nueva torre celular, teniendo en cuenta las condiciones locales y los parámetros del equipo de radio , así como la consideración de que las señales de radio móviles se propagan con línea de visión , a menos que se produzca reflexión.

Ver también

• Cel-Fi
• Red celular
• Teléfono móvil
• repetidor celular
• Llamada caída
• Zona muerta (teléfono celular)
• Fuerza de campo en el espacio libre.
• Medidor de intensidad de campo
• Indicación de intensidad de la señal recibida
• metro
• Señal (ingeniería eléctrica)
• Señal de teléfono móvil
• Cobertura móvil

Referencias

1. "Localizador de un número de teléfono".
2. Figueiras, João; Frattasi, Simone (2010). Posicionamiento y seguimiento móvil: de técnicas convencionales a cooperativas . John Wiley e hijos. ISBN 978-1119957560.

enlaces externos

• Mapa global de señal de telefonía celular por red. Basado en datos de crowdsourcing.
• Mapa de señales móviles y wifi elaborado por multitud. Divulgación de datos bajo la Licencia de Base de Datos Abierta.