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EIRP/ERP 規制カリキュレーター

送信電力、ケーブル損失、およびアンテナゲインから実効等方性放射電力 (EIRP) と ERP を計算します。FCC、ETSI、ISM バンドの規制制限に対するコンプライアンスを確認してください。

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公式

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

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

P_{TX}— トランスミッタ出力パワー (dBm)
L_{cable}— ケーブルとコネクタの損失 (dB)
G_{ant}— アンテナゲイン (dBi)
EIRP— 実効等方性放射電力 (dBm)
ERP— 有効放射電力 (対ダイポール) (dBm)
M— 規制マージン (dB)

仕組み

EIRP計算機は、送信電力、ケーブル損失、およびアンテナゲインから等価等方性放射電力を計算します。スペクトラムレギュレーター、衛星リンクエンジニア、およびワイヤレスシステム設計者は、これを使用して送信機の電力制限を検証し、受信信号強度を計算します。EIRP (dBm) = p_TX (dBm)-L_Cable (dBm) + G_Antenna (dBi)、FCCパート15.247、ETSI EN 300 328、およびITU無線規制による。

等方性アンテナはすべての方向に均等に放射します。実際の指向性アンテナはエネルギーを集中させ、メインビーム方向の電力を効果的に増やします。20 dBi のアンテナを搭載した 1 W (30 dBm) のトランスミッタは、ピーク方向で EIRP = 30 + 20 = 50 dBm = 100 W を生成します。これは 100 W の等方性光源と同等の電界強度です。ERP (有効放射電力) は、等方性ではなく半波ダイポールを使用します。ERP (dBW) = EIRP (dBW) = EIRP (dBW)-2.15 dB です。

規制上の制限は帯域と地域によって異なります。FCCパート15.247（2.4 GHz ISM）：ポイントツーマルチポイント用の36 dBm（4 W）EIRP、最大6 dBiのアンテナを備えた1 Wトランスミッター、より高いゲインを実現するには 1:1 に低減します。ETSI EN 300 328 (EU 2.4 GHz): EIRP の最大値は 20 dBm (100 mW) です。FCC パート 15.407 (5 GHz U-NII): サブバンドに応じて 30 ～ 36 dBm。ITU リージョン 2 C バンド衛星:静止弧方向への調整閾値 45 dBW EIRP。

計算例

問題:27 dBm のトランスミッタと 24 dBi のパラボラディッシュアンテナを備えた 2.4 GHz ポイントツーポイント WiFi ブリッジの規制順守と安全距離を確認します。

EIRP の計算: 1.送信電力:p_tX = 27 dBm (500 mW) 2.ケーブル損失 (2.4 GHz で 15 m LMR-400): L_Cable = 15 * 0.115 = 1.7 dB 3.コネクタロス (4 N タイプ): L_Conn = 4 * 0.15 = 0.6 dB 4.アンテナゲイン:G_ant = 24 dBi 5.EIRP = 27-1.7-0.6 + 24 = 48.7 dBm = 74 W

FCC コンプライアンスチェック (パート 15.247): 6.ポイントツーポイントルール:6 dBi を超えるアンテナの場合、6 dBi を超えるアンテナゲインが 3 dB になるごとに P_tx を 1 dB 減らします。 7.6 デシベルを超えるアンテナゲイン:24-6 = 18 デシベル 8.必要な電力削減:18/3 = 6 デシベル 9.最大 p_Tx: 30-6 = 24 dBm (251 mW) 10.現在のP_tX: 27 dBm — 非準拠、24 dBm まで下げる必要がある

24 dBm で修正された EIRP： 11.EIRP = 24-2.3 + 24 = 45.7 dBm = 37 W (準拠)

ERP の計算: 12。ERP = EIRP -2.15 = 45.7-2.15 = 43.55 dBm = 22.6 W

RF 安全性分析 (FCC OET-65): 13.2.4 GHz での公衆露出限界:1.0 mW/cm^2 14.安全距離:d = 平方メートル (EIRP_Watts/ (4*pi*s_Limit)) d = 平方メートル (37/(4*pi*0.01)) = 軸上 17.1 cm 15.実際には、公共のアクセスエリアから 2 m 以上離れた場所にアンテナを取り付けると、100 倍のマージンが得られます。

実践的なヒント

  • ✓規制に準拠するには、アンテナ入力での EIRP (すべてのケーブル損失後) を計算します。これは FCC と ETSI の測定値です。ケーブル損失が過剰になると、実効電力が減少するため、実際に規制遵守に役立ちます。
  • ✓ケーブルの種類、長さ、コネクタ数を設置記録に記録 — 監査人がEIRP計算を検証し、記録があることでコンプライアンス紛争を防ぐことができます
  • ✓複数セクタの基地局では、最悪の場合の干渉解析用にセクタ単位のEIRPと合計値を計算します。隣接するセクタが重なって、EIRPを組み合わせてゾーンを形成することがあります。

よくある間違い

  • ✗ケーブル損失を忘れる — 5.8 GHz で 30 m の LMR-400 を稼働させると 5.3 dB の損失が発生します。これを無視すると、EIRP が 5.3 dB 誇張され、規制上の制限に違反する可能性があります
  • ✗dBi と dBd のアンテナゲインがわかりにくい。dBi は等方性を、dBi は等方性を基準とし、dBi = dBd + 2.15、これらを混合すると 2.15 dB の EIRP 誤差が発生する
  • ✗規制上の制限が単純な電力制限であると仮定すると、FCC Part 15.247には複雑なルールがあります。ベース1W+6dBiアンテナ、高ゲインアンテナでは電力利得のトレードオフがあり、ポイントツーポイントではポイントツーマルチポイントよりも高いEIRPが可能になります。
  • ✗メインビーム以外の計算にEIRPを使用する — EIRPはピークゲイン方向に適用され、サイドローブまたはバックローブ電力はEIRPからその角度でのアンテナパターン値を引いたものです

よくある質問

等価等方性放射電力 — 理論上の等方性（全方向）アンテナが実際のアンテナシステムと同じ最大電界強度を生成するために必要な電力。EIRP は送信電力とアンテナゲインの両方を考慮に入れるため、規制上の制限値とリンクバジェットの計算には 1 つの数値を使用します。例:10 dBi アンテナで 1 W (30 dBm) の場合、10 W (40 dBm) の EIRP が生成されます。これは、等方性アンテナに 10 W を接続した場合と同じピーク電界強度です。
EIRPには3つの目的があります。（1）規制 — スペクトラム当局（FCC、ETSI、ITU）が干渉を制御するためにEIRP制限を設定、EIRP値を比較することで、特定の電源/アンテナの組み合わせに関係なくシステムが準拠しているかどうかがわかります。（2）リンクバジェット — 受信機の信号強度は、送信側のEIRP、経路損失、受信アンテナゲインによって異なります。EIRPは送信側を1つの数値に簡素化します。（3）安全性— RF 被曝限度は、電力密度の公式を使用して EIRP から計算されます。EIRP を知ることで、アンテナからの安全な距離が決まります。
EIRP からケーブル損失を減算すると、EIRP = P_TX-L_Cable + G_Antenna になります。ケーブル損失が大きいほど、EIRP が低くなります。アンテナが 6 dBi で、ケーブル損失が 3 dB の 100 mW トランスミッタの場合、EIRP = 20-3 + 6 = 23 dBm（200 mW）になります。ケーブル損失が 0 dB の同じシステムでは、EIRP = 26 dBm (400 mW) となり、EIRP は 2 倍になります。規制の限界に近い範囲で規制に準拠するには、すべてのコネクタを含め、動作周波数におけるメーカーのデータシートに記載されている正確なケーブル損失値を使用してください。
EIRP は等方性アンテナ (0 dBi) を基準とし、ERP は半波長ダイポール (2.15 dBi) を参照します。関係:EIRP (dBm) = ERP (dBm) + 2.15 dB。歴史的背景:ダイポールが実用的な基準アンテナだったため、EIRP が標準になる前から ERP が使用されていました。現代の慣行:ITU やほとんどの規制機関は EIRP を使用していますが、一部の放送規制では今でも ERP が使用されています。必ずどちらのリファレンスが指定されているかを確認してください。40 dBm の EIRP は 37.85 dBm の ERP に相当します。これらを混同すると 2.15 dB の誤差が生じます。
いいえ — 制限は帯域、アプリケーション、地域によって異なります。例:2.4 GHz ISM (FCC): 36 dBm EIRP ポイントツーマルチポイント、高ゲインアンテナを備えたポイントツーポイントの方が高くなります。5.8 GHz U-NII-3 (FCC): 36 dBm EIRP 最大。915 MHz ISM (FCC): 36 dBm EIRP (周波数ホッピングあり)。868 MHz (ETSI): 14 dBm ERP (16.15) デューティサイクル 1% のEIRP)。Cバンド衛星（ITU）：静止アークに向けてEIRPが45dBWを超えると調整が必要です。周波数、地域、用途に応じた特定の規制を必ず確認してください。
2.4 GHz スペクトラム拡散に関する FCC 第 15.247 条の規則:ベース:6 dBi アンテナ搭載時の 1 W (30 dBm) のトランスミッタ電力 = 36 dBm EIRPポイントツーマルチポイント：アンテナゲインに関係なく最大 36 dBm EIRP。ゲインが 6 dBi を超える場合は、トランスミッタの電力を 1:1 に下げます。ポイント・ツー・ポイント（固定方向）：6 dBi を超えると、3 dB ゲインあたり 1 dB の電力が減少する高ゲインのアンテナを使用できます。実効的な EIRP は、30 dBi アンテナを使用した場合、低電力で約 53 dBm に達することがあります。6 dBi を超えるアンテナをポイントツーポイントで接続するには、専門業者による設置が必要です。コンシューマー向け AP のほとんどは、3 ～ 5 dBi のアンテナでは 20 ～ 23 dBm で動作します。EIRP は 23 ～ 28 dBm で、制限をはるかに下回っています。
EIRP が 6 dB 増加するごとに、範囲が 2 倍になります（パス損失が逆二乗則に従う自由空間内）。全方向性が 0 dBi から 12 dBi 指向性に移行すると、EIRP が 12 dB 増加し、メインビーム方向の範囲が 4 倍に広がります。ただし、指向性ゲインはエネルギーを集中させます。12 dBi アンテナのビーム幅は約 60 度で、360 度ではなく、水平線の 1/6 をカバーします。ポイントツーポイントリンク (WiFi ブリッジ、バックホール) には、一方向の通信範囲を最大化する高ゲインアンテナが理想的です。エリアカバレッジ（AP、基地局）では、オムニアンテナまたはセクターアンテナがサービスエリア全体にエネルギーを分散します。

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