Inicio Analizadores de espectro Pruebas de campo de EIRP en 5G-NR. ¿Qué? ¿Por qué? ¿Cómo?

Pruebas de campo de EIRP en 5G-NR. ¿Qué? ¿Por qué? ¿Cómo?

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Imaginemos la radiación de una antena como un punto que emite igual en todas las direcciones. Si se midiera la potencia a una distancia determinada, sería la misma con independencia de la dirección. Al igual que una piedra lanzada sobre un lago, las ondas generadas se dispersarán con igual intensidad en todas las direcciones, en cuyo caso la antena radiaría “isotrópicamente” y tendría ganancia unidad. Pensemos ahora en una antena direccional con una potencia de entrada variable para obtener, a la misma distancia de antes, la misma lectura de la potencia. La potencia radiada en esa dirección concreta es equivalente a una antena isotrópica con una potencia de entrada determinada.

Figura 1. Nivel de potencia medido a 100 m de un transmisor isotrópico (izq.) y de una antena direccional con una ganancia de 6 dBi (dcha.). La antena direccional tiene la potencia radiada equivalente de una antena isotrópica alimentada con +36 dBm o 4 W.
Figura 1. Nivel de potencia medido a 100 m de un transmisor isotrópico (izq.) y de una antena direccional con una ganancia de 6 dBi (dcha.). La antena direccional tiene la potencia radiada equivalente de una antena isotrópica alimentada con +36 dBm o 4 W.

A 1 GHz y 100 m, la pérdida en el espacio libre es de 72 dB. Una antena isotrópica alimentada con 1 W (+30 dBm) da como resultado, a 100 m, un nivel de potencia medida de -42 dBm (figura 1, izq.). Si el transmisor es una antena direccional con una ganancia de 6 dBi en dirección hacia el objetivo (figura 1, dcha.), la potencia leída medida sería de -36 dBm. En otras palabras, la antena direccional tiene una potencia radiada equivalente de una antena isotrópica alimentada con +36 dBm o 4 W. Es decir, tiene una EIRP de 4 W.

EIRP es la potencia que puede radiar una determinada antena en una dirección concreta. Para una antena real, EIRP es la potencia de entrada que se debería inyectar en una antena isotrópica ideal para radiar, a la misma distancia y en la misma dirección, la misma potencia que la antena real. EIRP depende de la potencia total transmitida, incluidas las pérdidas de amplificación y acoplamiento, y para una ganancia de la antena en la dirección del haz del área de recepción. No resulta fácil obtener la potencia radiada neta correcta de un elemento de antena para una gNB 5G. No hay puertos de prueba disponibles y los elementos activos de la antena ya están ocupados. Cada elemento tiene su propio amplificador de potencia para transmitir y su propio preamplificador de bajo ruido, lo cual afecta enormemente a las pruebas de campo.

Bajo las condiciones del espacio libre, la fórmula de transferencia de Friiss que relaciona la potencia transmitida y la potencia recibida es:

fórmula de transferencia de Friiss que relaciona la potencia transmitida y la potencia recibida

EIRP es el producto de la potencia transmitida y la ganancia de la antena, por lo que se puede expresar como:

EIRP es el producto de la potencia transmitida y la ganancia de la antena

Que se indica así en dBm:

EIRP en dBm

Una antena siempre radia describiendo una esfera tridimensional. Haría falta tomar un infinito número de medidas de potencia en áreas infinitamente pequeñas alrededor de esta esfera para obtener la potencia radiada total (Total Radiated Power, TRP) de la antena. Aunque es muy complicado y requiere mucho tiempo, también se puede recurrir a aproximaciones. De hecho, la TRP se mide en cámaras anecoicas durante las pruebas de antenas 5G-NR.

Sobre el terreno se necesita un método más sencillo consistente en cortar al diagrama de radiación de la antena en 3D en una serie de planos 2D y establecerlos como diagrama representativo de la antena. Estos planos en 2D suelen ir en la dirección del objetivo en el azimut o la de elevación de la antena.

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