¿Cómo insertar ruido EM de fondo en la ecuación de pérdida de ruta?

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Estoy tratando de entender cómo agregar el ruido de fondo a la ecuación. Estoy tratando de averiguar la pérdida de ruta de una señal de radio a una cierta distancia.

Tenemos la Fórmula Friis para eso, por ejemplo. Ahora, la Fórmula Friis tiene 2 parámetros para las ganancias de la antena del receptor y del transmisor. No necesariamente sé si la variable de ganancia de la antena contiene o está influenciada por el ruido atmosférico. Creo que es solo el ruido interno dentro de la antena, como la forma en que un conductor no perfecto generará calor y esa pérdida puede interferir con la señal.

Pero incluso para estar seguro, me gusta usar la fórmula de ganancia máxima, como en el límite fundamental de la ganancia de antena para una antena teóricamente perfecta, de la que he hablado y he hecho algunas preguntas aquí.

Ok, así que leí este documento:

  • "Mediciones de ruido magnético atmosférico en áreas urbanas" (2014) - Christian Schlegel, Matt Mallay y Chris Touesnard

Cuando descomponen el ruido de fondo, en este caso el ruido magnético en 2 partes:

  • Térmica (la energía térmica en el aire)
  • Atmosférico (micropulsación del campo magnético de la Tierra)

Ambos interrumpen la señal de la antena y, básicamente, a frecuencias más bajas, tiene más ruido atmosférico, y en frecuencias más altas recibe más ruido térmico o incluso artificial, a frecuencias muy altas recibe ruido cósmico.

  • David Gibson también escribió un interesante artículo sobre esto: "Caracterización de canales y diseño de sistemas para comunicaciones subterráneas" (2003)

Para abreviar, la fórmula es básicamente esta:

$$ F_a (f) \ approx 294.15 - 36 \ log_ {10} f $$

Lo he comprobado, coincide con los datos de la investigación de Gibson y la del artículo de 2014, que tiene evidencia experimental, aunque hay una diferencia de 20 db entre el ruido interior y el exterior. La investigación de Gibson se basa en el estudio del CCIR de 1968, que podría estar obsoleto ahora, ya que el espectro electromagnético con todas las nuevas tecnologías que lo afectan ha cambiado.

Pregunta

La pregunta es esta: ¿Podría considerar este ruido atmosférico como un mínimo fundamental en dB que debe tener una señal para poder ser detectada por una antena?

Por ejemplo, esta fórmula dice que una señal de 1 Hz tendrá una interferencia de ruido de nivel de 294.15 dB, por lo que esto significaría que la antena del receptor debe recibir una señal de más de 294.15 dBW, probablemente mucho más alta, para establecer un canal de comunicación . Me refiero a que el nivel de ruido abrumaría por completo cualquier señal que tuviera un nivel de potencia inferior a este y sería imposible enviar la información.

Así que voy con la fórmula de campo cercano de la que he hablado en mi pregunta anterior:

  • Una señal magnética de 1 Hz, que va entre 2 antenas magnéticas colocadas a 50 centímetros una de la otra con una esfera límite de 20 cm tiene una pérdida de trayectoria de aproximadamente 16 dB
  • Ahora insertando el componente de ruido atmosférico, que es de 294.15 dB (probablemente +20 dB más alto en un edificio)
  • ¿Esto significaría que la atenuación total de la señal en este caso es 310.15 dB? Y tenga en cuenta que esta es la atenuación mínima, ya que utilizamos la ganancia máxima posible para las antenas, y en realidad la ganancia será mucho menor, por lo que la atenuación sería mucho mayor. Esto también sería la atenuación de la señal, la antena aún recibiría la energía, es solo que no se pudo descodificar debido a la interferencia de ruido abrumadora.
pregunta David K.

1 respuesta

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La pregunta es esta: ¿Podría considerar este ruido atmosférico como un mínimo fundamental en dB que debe tener una señal para poder ser detectada por una antena?

Si cualquiera de la señal deseada está presente dentro del área de captura de la antena, la señal se recibe independientemente del ruido que esté presente. Es decir, que el ruido es simplemente otra señal que recibe la antena (con la misma ganancia) además de la señal deseada. El sistema de antena de recepción también generará una cantidad limitada de ruido térmico.

La fórmula de Friis le permite calcular, para una frecuencia dada y un sistema de antena, la relación entre la potencia recibida y la potencia transmitida. Esa es su función principal.

La pregunta de cuál es la relación mínima de señal a ruido para llevar a cabo las comunicaciones requiere cálculos adicionales. Depende del receptor, el método de modulación, el ancho de banda de recepción y la velocidad de señalización. Existen métodos de comunicación que permiten una relación señal-ruido de -20 dB en el receptor y las comunicaciones pueden seguir siendo confiables, por ejemplo.

Su publicación tiene varios problemas que debe abordar. Un dB es siempre una expresión de una relación de potencia. Cuando dices:

  

por lo que esto significa que la antena del receptor debe recibir una señal superior a 294.15 dBm

la m que sigue a dB significa que está haciendo referencia a un milivatio. El nivel de potencia absoluto que está citando es de 2,5 x 10 26 vatios. No es probable.

En otros casos, utiliza el término dB sin una referencia normativa, lo que hace que sus declaraciones sean ambiguas. El uso adecuado de dB es un requisito fundamental para comunicarse de manera efectiva en esta disciplina.

Luego está esto:

  

Una señal magnética de 1 Hz, que va entre 2 antenas magnéticas

No hay tal cosa como una señal magnética (solo) ni una antena magnética (solo). En RF e ingeniería de antenas, las señales son todas señales electromagnéticas (EM). Siempre tienen un campo E y H. Hay antenas llamadas antenas magnéticas, pero esto es simplemente una clasificación de una antena de bucle que sigue siendo una antena EM convencional.

En tu publicación anterior, he visto que tiendes a aplicar las condiciones de la esfera límite y lo has hecho aquí nuevamente:

  

con una esfera límite de 20 cm tiene una pérdida de trayectoria de aproximadamente 16 dB

Le animo a abandonar esta línea de pensamiento si está interesado en la ingeniería de antenas: está enviando un camino errante. La referencia adecuada es la ganancia de dBi de una antena, no su esfera límite.

    
respondido por el Glenn W9IQ

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