Коэффициент усиления антенны дби. Как измерить уровень шума в квартире с помощью смартфона

Ходить в лес за грибами — традиционная русская забава, в которой знания и опыт всегда играли почти решающую роль. О грибных местах по большому секрету сообщали из уст в уста, новички учились различать грибы и ходить по лесу под руководством «бывалых», а рецепты приготовления передавались по наследству. Сейчас, наряду с ножиком, корзинкой и средством от комаров, смартфон стал одним из главных атрибутов любителей тихой охоты. Информацию о благодатных полянках нежадные грибники выкладывают в соцсетях, а приложения помогают найти, распознать, не потеряться и законсервировать. Мы сделали обзор интернет-сервисов, чтобы лето-2018 стало для вас грибным.

Начинаем с основ

Помочь изучить теорию грибной науки поможет приложение «Справочник грибника» . В разделе «Статьи о грибах» есть всё, начиная от советов начинающим грибникам и заканчивая рекомендациями о том, как распознать грибное отравление и оказать первую помощь.

Найдутся ответы на все вопросы

Каждый гриб классифицирован по признаку съедобности и очень подробно описан — внешний вид, особенности, ареал произрастания.

Узнайте о съедобности гриба

Доступно полное описание каждого вида

Кроме того, в приложении доступен грибной календарь — разработчики вынесли сроки созревания каждого гриба в отдельную таблицу, по которой быстро и легко ориентироваться.

В приложении удобный грибной календарь

Переходим к практике

Итак, теория изучена, и теперь можно идти в лес, где заблудиться — проще простого. Причём грешат этим не только начинающие, но и опытные грибники. Ежегодно спасатели выводят из лесов России тысячи незадачливых тихих охотников. Потерять в лесу можно и машину — такие случаи достаточно часто происходят.

Если навигатора у вас нет и поход за грибами ожидается не очень дальний, попробуйте воспользоваться программой «Я иду домой Lite» . Приложение запускает соединение с GPS сразу после открытия, при этом, если карта местности, по которой вы планируете передвигаться, уже загружена, мобильный интернет можно смело отключать, тем самым значительно сокращая расход аккумулятора смартфона.

Для начала необходимо поставить точку там, где вы заходите в лес или, например, где оставляете машину. Приложение даст вам координаты этого места и предложит переименовать цель для удобства.

Трек начнет писаться самостоятельно, при этом выключен ли экран смартфона — роли не играет. Нашли полянку с грибами — можете также отметить эту цель, чтобы вернуться в любой момент (точки хранятся в памяти программы).

Точки хранятся в памяти программы

Чтобы попасть на место старта, нужно просто кликнуть на соответствующую точку и следовать голосовым подсказкам. Ну или просто следить на экране за тем, чтобы не сильно отклоняться от проложенного навигатором пути. При этом в любой момент можно посмотреть, какое расстояние осталось до цели и с какой скоростью вы двигаетесь.

Навигатор прокладывает путь по прямой

И показывает оставшееся расстояние

Эксперт в кармане

Если вы начинающий грибник, то лучше, конечно, первое время ходить с опытным товарищем, который подскажет, какие грибы съедобны, а какие даже трогать не стоит. Но если такого товарища нет — на помощь опять придёт смартфон. Приложение «По грибы» достаточно точно определяет, какой гриб перед вами. Для этого можно воспользоваться как механическим способом (самостоятельно выбрав параметры гриба), так и автоматическим определением — по фото с места событий.

Следование голосовым подсказкам по GPS координатам. Разрабатывается для грибников, ягодников, охотников, для водителей снегоходов, погонщиков верблюдов, да и вообще всех, кто ходит по пересеченной местности, а так же кто ходит на маломерных суднах, как правило не обремененными системами навигации, и желает вернуться обратно.

Тип раздаваемого файла: Программа
Год выпуска: 2014
Разработчик: rausNT
Платформа: Android 2.1 +
Версия: v1.0.54 Lite и v1.1.54 Pro
Язык интерфейса: Русский
Лицензия: Pro-Free (зависит от версии)
Тип установщика: apk

Инструкция:
Перед началом использования важно понять следующие концептуальные моменты, которые отличают ее от других аналогов.
1. Программа не имеет графического отображения маршрута или направления движения, компасов, нивелиров, уровней над уровнем моря, магнитрометров и прочих свистелок за исключением выбираемого пользователем в настройках (по желанию) текстового дубляжа голосового направления. В этом ее суть и ценность. У нее одна задача: голосом корректировать направление вашего движения, подсказывая вам как вернуться Домой.
2. Программа не ведет вас по обратному маршруту. Программа ведет вас по кратчайшей прямой к «Дому». Поэтому, если вы Индиана Джонс, который перед возвращением успешно прошел по лабиринту ацтеков, или разведчик, прошедший по минному полю, пожалуйста, воздержитесь от использования этой программы. Если на вашем пути внезапно появилось болото, овраг или бурелом, драконье логово, забор с табличкой «СТОЙ! Проход запрещен, граница поста» пожалуйста обойдите его, самостоятельно приняв решение, программа все равно скорректирует ваше возвращение в «Домой», но не заменяет Ваши глаза и способности адекватно воспринимать окружающую действительность.
3. Слово «Дом» ни в коем случае не следует понимать буквально. Это не здание с номером и названием улицы. Дом- это непереводимая идиома русской речи, обозначающая место возврата. Это может быть туристический лагерь, грибная поляна, оставленный на обочине леса автомобиль, закопанный в лесу клад, а также потерявшийся товарищ, поиски которого вы вполне сможете организовать при помощи этой программы. Важно понимать, что «Дом» это условное обозначение точки в пространстве, координаты которой предварительно, заблаговременно выбраны и сохранены вами в качестве точки возврата. Поэтому прежде чем начать путешествие, убедитесь что сохранили координаты "дома".
4. Программе не нужны карты. Программе не нужны установленные голосовые пакеты. Все уже сделано за вас. Все работает «из коробки», т.е. с момента установки программа полностью готова к работе.
5. Кратко работу с программой можно описать следующим образом:
a. Находясь в точке, куда вы хотите вернуться (далее- Дом) запускаете программу.
b. Установив соединение со спутниками GPS, сохраняете координаты «Дома» и выключаете телефон.
c. Смело отправляйтесь в путь, презрев опасности.
d. Когда захотите вернуться «домой»- просто включите телефон, запустите программу, когда будете готовы -нажмите на кнопку «Идем домой».
e. Услышав слова: «начните движение» уберите телефон в карман и двигайтесь в любую сторону. Через несколько шагов голос будет корректировать ваше движение. Корректировка происходит указанием на количество градусов, на сколько нужно повернуть налево или направо и озвучиванием приблизительного расстояния до «дома».

v 1.1.54
* Изменен порядок работы с базой данных. Теперь проще и удобнее!

Отличие Pro версии от Lite:
- В pro-версии есть поддержка карт Google и нет рекламы.
- lite-версия отличается от старшей версии тем, что отсутствует разрешение на отправку СМС (т.к. многие пользователи боятся этого) и вырезаны внутренние голосовые пакеты (это сделано для уменьшения размера программы). Вы можете скачать пакеты по кнопке в меню "скачать пакеты".

В раздаче:
Lite версия с рекламой и старая Pro версия без рекламы.

Описание

DB (дБ) - децибел (русское обозначение: дБ; международное: dB) выражает отношение двух значений энергетической величины выраженное в десятичным логарифмом этого отношения.

Децибелы принято использовать для измерения или выражения отношения одноимённых энергетических величин, таких как мощность, энергия, интенсивность, плотность потока мощности, спектральная плотность мощности и т. п., а также силовых величин, таких как напряжение, сила тока, напряженность поля, звуковое давление и т. п. Часто в качестве одной из величин отношения (в знаменателе) выступает общепринятая исходная (или опорная) величина. Тогда отношение, выраженное в децибелах, принято называть уровнем соответствующей физической величины (например, уровень мощности, уровень напряжения и т. д.)

P(dB) = 10 lg (P1/P2)

Применение такой единицы измерения отношений, позволяет заменить умножение/деление на сложение/вычитание при подсчете усиления/ослабления.

DBm (дБм). Иногда удобно какую либо величину принять за эталон (нулевой уровень) и относительно ее измерять уровень уже в децибелах. Так, если принять за нулевой уровень - 1мВт и относительно его измерять, то появляется такая единица измерения как дБм (1мВт = 0 дБм). Она уже имеет вполне весомый физический смысл, в отличии от безличных децибелов, dBm - это мера мощности. В ней измеряют уровень слабых сигналов, чувствительность приемников, мощность передатчиков и т.п. Например уровень мощности 5·10-8 мВт соответствует -73 дБм.

DBi (дБи). dBi (русское дБи) - изотропный децибел (децибел относительно изотропного излучателя). Характеризует коэффициент направленного действия (а также коэффициент усиления) антенны относительно коэффициента направленного действия изотропного излучателя. Как правило, если не оговорено специально, характеристики усиления реальных антенн даются именно относительно усиления изотропного излучателя. Эталонная антенна, так называемый изотропный излучатель - идеальная антенна, диаграмма направленности которой представляет собой сферу, коэффициент усиления которой равен единице и КПД которой равен 100%. Излучение сигнала таким излучателем происходит с равномерной интенсивностью во все стороны. Такой антенны в природе не существует, это виртуальный объект, однако, очень удобный в качестве эталона для измерения параметров реальных антенн. Существует еще одна единица: dBd - здесь за эталон принят полуволновой диполь. Однако, использование dBi предпочтительнее (и чаще всего именно его и используют, иногда даже пишут дБ, но подразумевают дБи), т.к. в этом случае проще расчет энергетического баланса трассы радиосвязи. dBi - это относительная единица, ничем по сути от простого децибела не отличима, кроме определения эталона, относительно которого и идет отсчет.

Коэффициент усиления антенны определяет, насколько децибел плотность потока энергии, излучаемого антенной в определенном направлении, больше плотности потока энергии, который был бы зафиксирован в случае использования изотропной антенны. Коэффициент усиления антенны измеряется в так называемых изотропных децибелах (дБи или dBi).
Так, если коэффициент усиления антенны в заданном направлении составляет 5 dBi, то это означает, что в этом направлении мощность излучения на 5 дБ (в 3,16 раза) больше, чем мощность излучения идеальной изотропной антенны. Естественно, увеличение мощности сигнала в одном направлении влечет за собой уменьшение мощности в других направлениях. Конечно, когда говорят, что коэффициент усиления антенны составляет 5 dBi, то имеется в виду направление, в котором достигается максимальная мощность излучения (главный лепесток диаграммы направленности).

Зная коэффициент усиления антенны и мощность передатчика, нетрудно рассчитать мощность сигнала в направлении главного лепестка диаграммы направленности. Так, при использовании беспроводной точкой доступа с мощностью передатчика 20 dBm (100 мВт) и направленной антенны с коэффициентом усиления 10 dBi мощность сигнала в направлении максимального усиления составит 20 dBm + 10 dBi = 30 dBm (1000 мВт), то есть в 10 раз больше, чем в случае применения изотропной антенны.

В итоге получим формулу дальности связи:
Пользуясь всеми вышеперечисленными данными можно расчитать дальность wi-fi сигнала. Практическая часть Важное отступление: Сначала планировалось получить в децибелах цифру, которая соответствует затуханию при прохождении сигнала через препятствия. Но данная затея провалилась, т.к. не получилось установить причину по которой передатчик при фиксированном bitrate, например 54mbit, при выходе за границу зоны на которой может быть достигнута эта скорость, переключается на bitrate ниже (48mbit). Поэтому было решено получать результат в метрах. Для проведения практических экспериментов было взято следующее оборудование: wi-fi router ASUS WL500G Premium version 1 Мощность передатчика - 18dbm Мощность антенны - 5dbm netbook hp compaq mini 311 Мощность антенны - 5dbm UPS Рассчитаем дальность сигнала в идеальном случае: В качесте рабочей частоты был выбран 13 канал f=2484 МГц, скорость 54MBpsпри которой чувствительность -66dbm. Найдем суммарное усиление системы: Y=18dbm + 5dbm + 4dbm + 66dbm - 1dbm - 1dbm = 95dbm FSL = Y - SOM = 95 - 10 = 85 D= 10^(85/20 -33/20 - lg2472) = 10^-2,05 = 0,165 километров В теории получилось, что приблизительная дальность действия wi-fi сигнала в нашем случае будет равна 165 метрам. Проверим данные расчеты на практике. В качестве полигона для исследований была выбрана следующая территория:

Маршрутизатор подключался к UPS и фиксировался в начальной точке. Вдоль дороги каждые 25 метров останавливался человек и производил замеры с помощью ноутбука. Вот результат замеров:

Номер измерения	Bitrate, mbps	Signal, дб	Noise, дб	Расстояние, м
1	54	30	78	25
2	54	45	82	50
3	36	55	88	75
4	24	58	83	100
5	18	63	73	125
6	18	72	81	150
7	1	81	57	200

Как видно из таблицы, скорость 54mbps передатчик и приемник перестали поддерживать в промежутке 50 и 75 метрами, а конкретнее, переход на другую скорость был отмечен на расстоянии 55 метров. Учитывая тот факт, что антенна у нас круговая, то полученное расстояние является радиусом действия, а диаметр действия, то есть дальность, равна 110 метрам. Расхождение между теорией и практикой объясняется тем, что не все параметры были учтены, но это в нашем случае нормально и не критично. Таким образом, можно говорить о том, что наш маршрутизатор обеспечивает скорость 54 mbps на расстоянии 110 метров. Так же следует отметить тот факт, что на расстоянии больше чем 200 метров сигнал продолжает приниматься, но скорость передачи данных равна 1mbps. При такой скорости информация не может нормально передаваться. Отталкиваясь от этого факта, попробуем посмотреть влияние железо-бетона на wi-fi сигнал: Чтобы посмотреть как влияет такая преграда было решено использовать следующее здание:

На первом этаже здания был установлен наш маршрутизатор. Таким образом получалось что мы измеряем сигнал из «железо-бетонной коробки». Вот результаты измерений:

Номер измерения	Bitrate, mbps	Signal, dbm	Noise, dbm	Расстояние, м
1	54	56	87	4
2	36	53	84	25
3	2	53	84	50
4	1	82	58	100

В этом случае скорость 54 мегабит перестала поддерживаться на расстоянии 20 метров. Таким образом радиус действия wi-fi сигнала на данной чкорости равен 40 метрам. Замечание: Стоит так же обратить внимание на то, что толщина такой стены равна 10 сантиметрам. Кирпичное помещение подобного рода пропускает сигнал на расстоянии 50 метров. К сожалению, толщину стены кирпича, зафиксировать не удалось. Выводы: Можно ли в этих условиях сформулировать универсальное руководство по выбору места установки точки доступа? Скорее всего, нет, но некоторые базовые принципы, обобщающие накопленный опыт, постараемся их назвать. 1. Расположите точки доступа и абонентов беспроводной сети так, чтобы количество преград между ними было минимально. Особенно следует стремиться к сокращению числа стен и перекрытий: каждая преграда уменьшает максимальный радиус зоны покрытия на 1–45 м. 2. Обратите внимание на угол между точками доступа (абонентами сети) и протяженными препятствиями. Стена толщиной 0,5 м при угле в 45° для радиоволны эквивалентна стене с толщиной 1 м. Но если излучение приходит на нее под углом в единицы градусов, ее эквивалентная толщина будет на порядок выше! Заметим, что не все программы для планирования радиосетей в помещении учитывают этот нюанс. Наиболее предпочтительный и прогнозируемый по результатам вариант, когда сигнал направляется под прямым углом к перекрытиям или стенам. 3. Строительные материалы влияют на прохождение сигнала по-разному: целиком металлические двери или алюминиевая облицовка сказываются негативно. Старайтесь также, чтобы между абонентами сети отсутствовали железобетонные препятствия. 4. Несмотря на высокую инерционность ПО мониторинга мощности сигнала, не пренебрегайте его помощью и позиционируйте антенну на лучший прием. 5. Творчески относитесь к размещению прилагаемых в комплекте многих PCI-адаптеров выносных антенн: «примагнитив» их к корпусу в неудачном месте, можно потерять до 25% дальности связи. 6. Удалите от абонентов беспроводных сетей, по крайней мере на 1–2 метра, электроприборы, генерирующие радиопомехи: мониторы, электромоторы, с особым пристрастием отнеситесь к микроволновым печам и беспроводным телефонам диапазона 2,4 GHz. Для типового жилья обеспечение требуемого покрытия, как правило, проблемой не является. Но если вы обнаруживаете неуверенную связь в пределах квартиры, попробуйте начать свои эксперименты, расположив точку доступа посередине условной линии, соединяющей наиболее удаленные комнаты, в которых необходима беспроводная сеть. Если данных мер окажется недостаточно, то следует рассмотреть вариант с применением комнатных всенаправленных и направленных антенн с увеличенным коэффициентом усиления. Для ангаров, складов, залов, больших офисных помещений с малопоглощающими перегородками зачастую достаточно эффективным средством упрощения организации WLAN являются «потолочные» точки доступа, имеющие форму больших таблеток, в которых использованы антенны со специальной формой диаграммы направленности.

Узнайте о децибелах и их вариациях в контексте радиочастотного проектирования и тестирования.

Радиотехника, как и все научные дисциплины и подразделы, включает в себя довольно много специализированной терминологии. Одним из наиболее важных слов, которые вам понадобятся при работе в мире радиочастот, является «дБ» (и некоторые его варианты). Если вы глубоко закрепились в проектировании радиочастотных систем, то можете обнаружить, что слово «дБ» становится вам таким же знакомым, как и ваше собственное имя.

Как вы, наверное, знаете, дБ означает децибел. Это логарифмическая единица, которая обеспечивает удобный способ работы с отношениями, такими как отношение между амплитудами входного и выходного сигналов.

Мы не будем описывать общую информацию о децибелах, потому что она уже доступна на этой странице учебника «Основы электроники и схемотехники ». Вместо этого мы сосредоточимся на практических аспектах децибелов в конкретном контексте радиочастотных систем.

Относительный, не абсолютный

Легко забыть, что дБ является относительной единицей. Вы не можете сказать: «Выходная мощность составляет 10 дБ».

Напряжение является абсолютной величиной, потому что мы всегда говорим о разности потенциалов между двумя точками; обычно мы имеем в виду потенциал одного узла относительно узла земли 0 В. Ток также является абсолютной величиной, поскольку единица измерения (ампер) включает в себя определенное количество заряда в течение определенного количества времени. Децибел, напротив, это единица измерения, которая включает в себя логарифм отношения между двумя числами. Ярким примером является коэффициент усиления усилителя: если мощность входного сигнала равна 1 Вт, а мощность выходного сигнала равна 5 Вт, мы имеем коэффициент 5:

Таким образом, этот усилитель обеспечивает усиление по мощности 7 дБ, то есть соотношение между мощностью выходного сигнала и мощностью входного сигнала может быть выражено как 7 дБ.

Почему дБ?

Конечно, можно было бы проектировать и тестировать радиочастотные системы без использования дБ, но на практике дБ используются везде. Одно из преимуществ заключается в том, что шкала дБ позволяет выражать очень большие отношения без использования очень больших чисел: усиление по мощности в 1 000 000 раз составляет всего 60 дБ. Кроме того, при использовании дБ легко вычисляется общий коэффициент усиления или потерь в цепи прохождения сигнала, поскольку отдельные значения в дБ просто складываются (тогда как, если бы мы работали с обычными отношениями, нам потребовалось бы умножение).

Мы установили, что дБ является отношением и, следовательно, не может описывать абсолютные значения мощности и амплитуды сигнала. Однако было бы неудобно постоянно переключаться между значениями в дБ и не в дБ, и, возможно, именно поэтому радиоинженеры ввели единицу измерения дБм (dBm).

Мы можем избежать проблемы «только отношение», просто создав новую единицу измерения, которая всегда будет содержать опорное значение. В случае дБм опорное значение равно 1 мВт. Таким образом, если у нас есть сигнал 5 мВт, и мы хотим оставаться в области дБ, мы можем выразить мощность этого сигнала как 7дБм:

Вы определенно хотите ознакомиться с концепцией дБм. Это стандартная единица, используемая в реальной разработке радиочастотных систем, и она очень удобна, когда вы, например, вычисляете энергетический баланс линии связи, поскольку усиления и потери, выраженные в дБ, могут просто складываться и вычитаться из выходной мощности, выраженной в дБм.

Существует также единица дБВт (dBW); в качестве опорного значения она использует 1 Вт вместо 1 мВт. В настоящее время большинство радиоинженеров работает с относительно маломощными системами, и это, вероятно, объясняет, почему дБм встречается чаще.

Больше вариаций дБ

Две других единицы измерения, основанных на дБ, - это дБн (dBc) и дБи (dBi).

Вместо фиксированного значения, такого как 1 мВт, дБн (dBc) использует в качестве опорного сигнала уровень несущей сигнала. Например, фазовый шум (смотрите второй раздел данной главы) выражается в единицах дБн/Гц (dBc/Hz); первая часть этой единицы измерения указывает, что мощность фазового шума на определенной частоте измеряется относительно мощности несущей (в этом случае «несущая» относится к мощности сигнала на номинальной частоте).

Идеализированная точечная антенна принимает определенное количество энергии от схемы передатчика и равномерно излучает ее во всех направлениях. Считается, что эти «изотропные» антенны имеют нулевой коэффициент усиления и нулевые потери.

Однако, другие антенны могут быть сконструированы таким образом, чтобы концентрировать излучаемую энергию в определенных направлениях, и в этом смысле антенна может иметь «усиление». Антенна на самом деле не добавляет мощности к сигналу, но эффективно увеличивает переданную мощность путем концентрации электромагнитного излучения в соответствии с направлением системы связи (очевидно, что более практично, когда разработчик антенны знает пространственную взаимосвязь между передатчиком и приемником).

Единица измерения дБи (dBi) позволяет производителям антенн указывать «коэффициент усиления», который использует популярную шкалу дБ. Как всегда, когда мы работаем с дБ, нам необходимо отношение, а в случае с дБи (dBi) коэффициент усиления антенны выражается через опорное усиление изотропной антенны.

Некоторые антенны (например, те, которые сопровождаются параболическим зеркалом, «тарелкой») имеют значительный коэффициент усиления, и поэтому они могут внести нетривиальный вклад в расстояние и производительность радиочастотной системы.

Резюме

Шкала дБ представляет собой метод выражения отношений между двумя величинами. Она удобна и широко используется в контексте радиочастотного проектирования и тестирования.
Хотя значения в дБ по своей природе относительны, в шкале дБ могут быть выражены и абсолютные величины с помощью единиц измерения, которые включают в себя стандартизированное опорное значение.
Наиболее распространенной абсолютной единицей измерения в дБ является дБм (dBm), который выражает мощность сигнала в дБ относительно 1 мВт.
Единица измерения дБн (dBc) выражает мощность по отношению к мощности сигнала, связанного с измерением (с несущей).
Единица измерения дБи (dBi) выражает коэффициент усиления антенны относительно отклика идеализированной точечной (изотропной) антенны.