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EIRP/ERP-Regulierungsrechner

Berechnen Sie EIRP und ERP aus Sendeleistung, Kabelverlust und Antennengewinn. Prüfen Sie die FCC Part 15 und die ETSI-Grenzwerte für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Kostenlose, sofortige Ergebnisse.

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Formel

EIRPdBm=PTX−Lcable+Gant,ERPdBm=EIRPdBm−2.15EIRP_{dBm} = P_{TX} - L_{cable} + G_{ant}, \quad ERP_{dBm} = EIRP_{dBm} - 2.15

Referenz: FCC Part 15 §15.247; ETSI EN 300 328; IEEE Std 149-1979

P_{TX}— Ausgangsleistung des Senders (dBm)
L_{cable}— Kabel- und Steckerverlust (dB)
G_{ant}— Antennengewinn (dBi)
EIRP— Effektive isotrope Strahlungsleistung (dBm)
ERP— Effektive Strahlungsleistung (im Vergleich zu Dipol) (dBm)
M— Regulatorische Marge (dB)

Wie es funktioniert

Der EIRP-Rechner berechnet die äquivalente isotrope Strahlungsleistung aus Sendeleistung, Kabelverlust und Antennengewinn — Spektrumregler, Satellitenverbindungstechniker und Entwickler drahtloser Systeme verwenden dies, um die Grenzen der Sendeleistung zu überprüfen und die Empfangssignalstärke zu berechnen. EIRP (dBm) = p_TX (dBm) — L_Cable (dB) + G_Antenna (dBi), gemäß FCC Part 15.247, ETSI EN 300 328 und ITU Radio Regulations.

Eine isotrope Antenne strahlt gleichmäßig in alle Richtungen ab; echte Richtantennen konzentrieren die Energie und vervielfachen effektiv die Leistung in der Hauptstrahlrichtung. Ein 1 W (30 dBm) -Sender mit einer 20-dBi-Antenne erzeugt in Spitzenrichtung EIRP = 30 + 20 = 50 dBm = 100 W — entspricht der Feldstärke einer isotropen 100-W-Quelle. ERP (Effective Radiated Power) bezieht sich nicht auf einen isotropen, sondern auf einen Halbwellendipol: ERP (dBW) = EIRP (dBW) — 2,15 dB.

Die gesetzlichen Grenzwerte variieren je nach Band und Region: FCC Part 15.247 (2,4 GHz ISM): 36 dBm (4 W) EIRP für Punkt-zu-Mehrpunkt-1-W-Sender mit einer Antenne von bis zu 6 dBi, reduziert auf 1:1 für eine höhere Verstärkung. ETSI EN 300 328 (EU 2,4 GHz): EIRP-Maximum von 20 dBm (100 mW). FCC Teil 15.407 (5 GHz U-NII): 30-36 dBm je nach Teilband. C-Band-Satellit der ITU Region 2: Koordinationsschwelle 45 dBW EIRP in Richtung geostationärem Bogen.

Bearbeitetes Beispiel

Problem: Ermitteln Sie die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Sicherheitsabstände für eine 2,4-GHz-Punkt-WLAN-Brücke mit 27-dBm-Sender und 24-dBi-Parabolantenne.

EIRP-Berechnung:

  1. Sendeleistung: p_TX = 27 dBm (500 mW)
  2. Kabelverlust (15 m LMR-400 bei 2,4 GHz): L_Cable = 15 * 0,115 = 1,7 dB
  3. Steckerdämpfung (Typ 4 N): L_Conn = 4 * 0,15 = 0,6 dB
  4. Antennengewinn: G_ANT = 24 dBi
  5. EIRP = 27 — 1,7 — 0,6 + 24 = 48,7 dBm = 74 W

FCC-Konformitätsprüfung (Teil 15.247):

  1. Punkt-zu-Punkt-Regel: Reduzieren Sie bei Antennen > 6 dBi P_TX um 1 dB pro 3 dB Antennengewinn über 6 dBi
  2. Antennengewinn über 6 dBi: 24 - 6 = 18 dB
  3. Erforderliche Leistungsreduzierung: 18/3 = 6 dB
  4. Maximaler P_TX: 30 - 6 = 24 dBm (251 mW)
  5. Aktueller P_Tx: 27 dBm — NICHT KONFORM, muss auf 24 dBm reduziert werden

Korrigierter EIRP bei 24 dBm:

  1. EIRP = 24 - 2,3 + 24 = 45,7 dBm = 37 W (konform)

ERP-Berechnung:

  1. ERP = EIRP — 2,15 = 45,7 — 2,15 = 43,55 dBm = 22,6 W

HF-Sicherheitsanalyse (FCC OET-65):

  1. Grenzwert für die öffentliche Exposition bei 2,4 GHz: 1,0 mW/cm^2
  2. Sicherheitsabstand: d = sqrt (EIRP_Watts/(4*PI*S_Limit))
d = sqrt (37/(4*pi*0,01)) = 17,1 cm auf der Achse
  1. In der Praxis sollten Sie die Antenne in einem Abstand von mehr als 2 m von öffentlich zugänglichen Bereichen montieren — das entspricht einem 100-fachen Spielraum

Praktische Tipps

  • ✓Um die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu gewährleisten, berechnen Sie den EIRP am Antenneneingang (nach allen Kabelverlusten) — das messen FCC und ETSI. Übermäßiger Kabelverlust kann sogar zur Einhaltung der Vorschriften beitragen, indem die effektive Leistung reduziert wird
  • ✓Dokumentieren Sie den Kabeltyp, die Länge und die Anzahl der Stecker in den Installationsaufzeichnungen — Auditoren überprüfen die EIRP-Berechnungen; Aufzeichnungen verhindern Compliance-Streitigkeiten
  • ✓Für Basisstationen mit mehreren Sektoren berechnen Sie das EIRP pro Sektor und die Summe für Interferenzanalysen im schlimmsten Fall — benachbarte Sektoren können sich überschneiden, wodurch Zonen mit kombinierter EIRP entstehen

Häufige Fehler

  • ✗Vergessen wir die Kabelverluste — ein 30 m langer LMR-400-Betrieb mit 5,8 GHz verliert 5,3 dB. Wenn Sie dies ignorieren, wird der EIRP um 5,3 dB übertrieben und es kann zu einer Verletzung der gesetzlichen Grenzwerte kommen
  • ✗Verwirrende dBi- und dBd-Antennenverstärkung — dBi bezieht sich auf isotrop, dBd bezieht sich auf Dipol; dBi = dBd + 2,15; wenn sie gemischt werden, entsteht ein EIRP-Fehler von 2,15 dB
  • ✗Unter der Annahme, dass es sich bei den regulatorischen Grenzwerten um einfache Leistungsobergrenzen handelt, enthält FCC-Teil 15.247 komplexe Regeln: 1-W-Basisantenne plus 6 dBi-Antenne, mit Kompromissen bei der Leistungsverstärkung für Antennen mit höherer Verstärkung; Punkt-zu-Punkt ermöglicht eine höhere EIRP als Punkt-zu-Multipunkt
  • ✗EIRP für Berechnungen außerhalb des Fernlichts verwenden — EIRP bezieht sich auf die Richtung der Spitzenverstärkung; Nebenkeulen- oder Gegenkeulenleistung ist EIRP minus Antennenmusterwert in diesem Winkel

Häufig gestellte Fragen

Äquivalente isotrope Strahlungsleistung — die Leistung, die eine theoretische isotrope (omnidirektionale) Antenne benötigen würde, um dieselbe maximale Feldstärke wie das tatsächliche Antennensystem zu erzeugen. EIRP berücksichtigt sowohl die Sendeleistung als auch den Antennengewinn und liefert eine einzige Zahl für regulatorische Grenzwerte und die Berechnung des Verbindungsbudgets. Beispiel: 1 W (30 dBm) mit einer 10-dBi-Antenne erzeugt 10 W (40 dBm) EIRP — dieselbe Spitzenfeldstärke wie 10 W bei einer isotropen Antenne.
EIRP dient drei Zwecken: (1) Regulierung — Frequenzbehörden (FCC, ETSI, ITU) legen EIRP-Grenzwerte fest, um Interferenzen zu kontrollieren; der Vergleich der EIRP-Werte bestimmt, ob die Systeme unabhängig von ihren spezifischen Leistungs-/Antennenkombinationen konform sind. (2) Verbindungsbudgets — Die Signalstärke des Empfängers hängt vom EIRP des Senders, dem Pfadverlust und dem Gewinn der Empfangsantenne ab; EIRP vereinfacht die Sendeseite auf eine Zahl. (3) Sicherheit — Die Grenzwerte für die HF-Exposition werden anhand des EIRP berechnet Verwendung von Leistungsdichteformeln; die Kenntnis des EIRP bestimmt die Sicherheitsabstände zu den Antennen.
Kabelverlust wird von EIRP abgezogen: EIRP = P_Tx - L_Cable + G_Antenna. Höherer Kabelverlust bedeutet niedrigeres EIRP. Ein 100-mW-Sender mit einer 6-dBi-Antenne und einem Kabelverlust von 3 dB: EIRP = 20 - 3 + 6 = 23 dBm (200 mW). Das gleiche System mit 0 dB Kabelverlust: EIRP = 26 dBm (400 mW) — das Doppelte des EIRP. Verwenden Sie zur Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte die genauen Kabeldämpfungswerte aus den Datenblättern des Herstellers für die Betriebsfrequenz, einschließlich aller Stecker.
EIRP bezieht sich auf eine isotrope Antenne (0 dBi); ERP bezieht sich auf einen Halbwellendipol (2,15 dBi). Beziehung: EIRP (dBm) = ERP (dBm) + 2,15 dB. Historischer Kontext: ERP wurde verwendet, bevor EIRP zum Standard wurde, da Dipole die praktische Referenzantenne waren. Moderne Praxis: Die ITU und die meisten Regulierungsbehörden verwenden EIRP; einige Rundfunkvorschriften verwenden immer noch ERP. Vergewissern Sie sich immer, welche Referenz angegeben ist — 40 dBm EIRP entsprechen 37,85 dBm ERP; eine Verwechslung führt zu einem Fehler von 2,15 dB.
Nein — die Grenzwerte variieren je nach Band, Anwendung und Region. Beispiele: 2,4-GHz-ISM (FCC): 36 dBm EIRP Punkt-zu-Multipunkt, höher für Punkt-zu-Punkt-Antennen mit hoher Verstärkung. 5,8 GHz U-NII-3 (FCC): maximal 36 dBm EIRP. 915 MHz ISM (FCC): 36 dBm EIRP mit Frequenzsprung. 868 MHz (ETSI): 14 dBm ERP (16,15 dBm EIRP) mit einem Tastverhältnis von 1%. C-Band-Satellit (ITU): Ab 45 dBW EIRP ist eine Koordination in Richtung eines geostationären Bogens erforderlich. Informieren Sie sich immer über die spezifischen Vorschriften für Ihre Frequenz, Ihren Standort und Ihre Anwendung.
FCC-Regeln Teil 15.247 für das 2,4-GHz-Spreizspektrum: Basis: 1 W (30 dBm) Sendeleistung mit einer 6-dBi-Antenne = 36 dBm EIRP. Punkt-zu-Multipunkt: Maximal 36 dBm EIRP unabhängig vom Antennengewinn; reduzieren Sie die Sendeleistung 1:1 für eine Verstärkung über 6 dBi. Punkt-zu-Punkt (feste Ausrichtung): Es können Antennen mit höherer Verstärkung und einer Leistungsreduzierung von 1 dB pro 3 dB Verstärkung über 6 dBi verwendet werden; eine effektive EIRP kann bei einer 30-dBi-Antenne mit reduzierter Leistung etwa 53 dBm erreichen. Für Punkt-zu-Punkt-Antennen mit > 6 dBi-Antennen ist eine professionelle Installation erforderlich. Die meisten APs für Privatanwender arbeiten mit 20-23 dBm mit 3—5 dBi-Antennen: EIRP = 23-28 dBm, deutlich unter den Grenzwerten.
Jede EIRP-Erhöhung um 6 dB verdoppelt die Reichweite (im freien Raum, wo der Pfadverlust dem Gesetz des umgekehrten Quadrats folgt). Wenn Sie von 0 dBi omnidirektional auf 12 dBi direktional wechseln, erhöht sich das EIRP um 12 dB — das ist eine 4-fache Erhöhung der Reichweite in Hauptstrahlrichtung. Die Richtungsverstärkung konzentriert jedoch die Energie: Eine 12-dBi-Antenne hat eine Strahlbreite von etwa 60 Grad und deckt 1/6 des Horizonts statt 360 Grad ab. Für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (WiFi-Brücken, Backhaul) sind Antennen mit hoher Verstärkung ideal — maximieren Sie die Reichweite in einer Richtung. Für die Flächenabdeckung (APs, Basisstationen) verteilen Omni- oder Sektorantennen die Energie über das gesamte Versorgungsgebiet.

Methodik & Referenzen

Referenzen

  • ITU-R BS.705-1 — HF transmitting antennas — characteristics and diagrams (EIRP definitions) Link
  • Antenna Theory: Analysis and Design, 4th ed. — Constantine A. Balanis (2016), Chapter 2 — EIRP, ERP, and radiation intensity

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