무선 통신에서 ERP 이해: 정의, 법적 한계, 주요 영향 요인

ERP는 주로 인터컴, IFB, IEM에서 외부 안테나를 사용하는 시스템에 적용됩니다. 예를 들어 FCC는 이 ERP 데이터를 사용하여 시스템이 합법적으로 작동하는지 불법적으로 작동하는지 확인합니다. ERP는 또한 전파가 공간으로 어떻게 투영되는지 이해하는 데 도움이 됩니다. 미국에서 FM 방송 서비스의 최대 ERP는 FM 존 II의 경우 100,000와트입니다. 인구 밀집 지역은 50,000와트입니다. 그러나 정확한 제한은 라이선스 클래스와 HAAT(평균 지형 위 안테나 높이)에 따라 다릅니다. 여기서는 ERP 무선과 신호 강도 및 송신기 출력 전력과의 관계를 논의하겠습니다.

ERP 정의

모든 전자기 전송 시스템에서 유효 방사 전력(ERP)은 SI 단위 와트로 측정된 무선 주파수 에너지의 이론적 측정 단위입니다. 주로 이 시스템들은 통신을 다룹니다. 시스템 이득을 더하고 시스템 손실을 빼서 계산할 수 있습니다.

ERP는 유효 방사 전력/등가 방사 전력을 의미합니다. IEEE 정의에 따르면 ERP는 무선 송신기가 방출하는 지향성 무선 주파수 전력입니다. 즉, 실제 소스 안테나와 동일한 복사 강도를 반파장 다이폴 안테나의 전력이 원격 수신기에서 안테나의 가장 강력한 빔 방향으로 제공한다는 의미입니다.

ERP에서 송신기 출력 전력과 안테나가 특정 방향으로 그 전력을 지향하는 능력을 측정합니다. 주어진 방향에서 안테나 입력 전력과 안테나 이득의 곱입니다. 방향이 지정되지 않으면 최대 이득 방향을 취할 수 있습니다. 방송 업계에서 ERP는 방송국의 수신 지역에서 청취자가 경험하는 대략적인 전력을 계산하는 데 도움이 됩니다.

같은 것을 측정하는 대체 매개변수가 있습니다. 유효 등방성 방사 전력(EIRP)입니다. ERP와 EIRP의 차이는 단 하나입니다. ERP에서는 실제 안테나를 반파장 다이폴 안테나와 비교하는 반면, EIRP에서는 이론적 등방성 안테나 반파장 다이폴과 비교합니다. 이제 반파장 다이폴 안테나의 이득이 등방성 방사체에 비해 1.64이므로,

EIRP(W) = 1.64 × ERP(W)

이미지: 라디오 방송국

송신기 출력 전력과의 관계

송신기 출력 전력이 ERP에 미치는 영향을 이해해 보겠습니다.

법에 따르면 무면허 초고주파 마이크로폰 시스템과 인이어 모니터 송신기 출력은 50mW 출력 한도가 있습니다. 신호 체인에서 송신 출력은 첫 단계입니다. 또한 신호는 다양한 물리적 장치와 인터페이스를 통과합니다. 여기에는 케이블, 앰프, 커넥터, 안테나가 포함됩니다. 이 모든 장치가 공간으로 방사되는 전자기 전력에 영향을 미칩니다.

따라서 ERP를 계산하면:

ERP = 최대 송신기 출력 전력 + 안테나 이득 – 감쇠 – 케이블 런 및 커넥터 손실

송신기에는 회로와 앰프가 있습니다. 이 구성 요소들은 신호를 출력 연결로 밀어냅니다. IEM 송신기가 50mW로 작동하고 안테나가 없으면 출력은 약 50mW가 됩니다. 신호가 동축 케이블을 통과하면 신호가 약해집니다. 신호의 케이블 손실 양은 세 가지 요소에 따라 달라집니다:

• 첫째, 송신 주파수
• 둘째, 케이블 길이(피트)
• 셋째, 케이블의 동축 유형

이 모든 변수를 예측할 수 있습니다. 또한 모든 것을 매우 단단히 조여 커넥터로 인한 손실을 최소화할 수 있습니다. 그러나 약간의 손실은 방지할 수 없습니다.

안테나가 ERP에 미치는 영향은 안테나 이득에 따라 달라집니다. 안테나는 송신기 에너지를 좁은 필드에 집중시키는 렌즈와 같습니다. 따라서 ERP는 공간을 통과하면서 강화됩니다. 높은 이득 안테나는 망원 렌즈처럼 작동하여 ERP를 증가시키는 경향이 있습니다. 반면 낮은 이득 안테나는 ERP 증가를 만들지 않습니다.

안테나가 ERP에 미치는 영향은 상당히 극적입니다.

예로 이해해 보겠습니다. 50mW 출력의 IEM 송신기에 9dBd CP 빔을 연결하면 ERP에 급격한 변화가 나타납니다. ERP는 약 390mW의 전력이 되어 집중된 무선파 빔처럼 공중을 날아갑니다. 그러나 연결과 케이블이 신호를 약간 약화시킵니다.

이미지: 오디오 파형과 마이크로폰

FCC 규칙 파트 74에 따르면 무면허 및 면허 사용자 모두 초고주파 대역(470-698MHz)에서 송신기에 적절한 이득의 안테나를 사용할 수 있습니다. 면허 사용자의 안테나 입력 전력이 250mW를 초과하지 않고 무면허 사용자가 50mW를 초과하지 않는 한 ERP 방출에 대한 규칙은 없습니다. 그러나 면허 서비스에 간섭을 주는 구성을 사용하면 과실이 될 수 있습니다.

2.4GHz 대역의 경우 출력 상한은 1와트, ERP는 4와트입니다. 따라서 2.4GHz 송신기에 고이득 안테나를 부착할 때 주의하세요.

신호 강도와의 관계

이미지: 벡터 사운드파 세트

신호가 시야 내를 이동하는 경우, 즉 다중 경로 없이 이동하는 경우, EIRP 또는 ERP에서 라디오 신호의 신호 강도 S를 계산할 수 있습니다. 이 신호 강도는 안테나에서 거리 r에 있는 메인 로브 축에 있습니다. 신호 강도는 제곱미터당 와트 단위의 전력 플럭스 밀도로도 표시됩니다. 이제 등방성 안테나가 안테나 구 위에서 동일한 전력 플럭스 밀도를 방사하므로,

S(r) = EIRP / 구의 표면적

여기서 EIRP = ERP × 1.64

라디오파가 지면을 통해 이동할 때, 즉 중파나 장파 방송에서 간접 경로나 스카이웨이브를 통해 신호가 약해집니다. 약화 정도는 지나가는 지형에 따라 달라집니다. 결과적으로 위 공식은 무효가 됩니다.

결론

리피터 시스템을 구축하려면 ERP가 필요합니다. 안테나의 유효 방사 전력을 알면 리피터의 커버리지 영역을 관리하는 데 도움이 됩니다. 마이크로폰 시스템이나 송신기 설치에 도움이 필요하면 언제든 연락 주세요. 여러분의 계획을 지원하기 위해 고품질 케이블 어셈블리도 제공합니다.