EIRP를 계산하고 FCC, ETSI 및 ISM 규제 한도를 준수하는 방법

EIRP가 생각보다 중요한 이유

RF 시스템을 설계하고, 멋진 안테나를 선택했고, 벤치에서 모든 것이 작동합니다.그러면 누군가 이렇게 묻습니다. *"우리는 규정을 준수하고 있나요?”* 그리고 갑자기 FCC 파트 15.247이나 ETSI EN 300 328을 샅샅이 뒤져 유효 복사 전력이 합법적인지 여부를 알아내려고 하시게 됩니다.

실제로 규제 기관은 송신기 출력 전력을 단독으로 신경 쓰지 않습니다.그들은 실제로 자유 공간으로 방사되는 물질이 무엇인지에 신경을 씁니다. 즉, PA 출력과 안테나의 원거리 필드 사이의 모든 dB의 이득과 손실을 고려한다는 뜻입니다.이것이 바로 EIRP와 ERP가 필요한 이유입니다.

계산을 세분화하고 실제 사례를 살펴보면서 규정 준수 마진을 신속하게 결정하는 방법 또는 사용할 수 있는 최대 안테나 게인을 파악하는 방법을 보여 드리겠습니다.

EIRP와 ERP 비교: 정의 명확화

이 두 용어를 혼동하는 경우가 많으며, 두 용어를 혼동하면 2.15dB의 마진이 발생할 수 있습니다. 이는 한도에 도달했을 때 중요합니다.

EIRP (유효 등방성 방사 전력) 는 최대 게인 방향으로 실제 안테나와 동일한 피크 전력 밀도를 생성하기 위해 등방성 안테나가 방사해야 하는 총 전력입니다.

“MATHBLOCK_0"

ERP (유효 방사 전력) 는 등방성 라디에이터 대신 반파장 쌍극자를 기준으로 사용합니다.쌍극자의 게인은 2.15dBi이므로:

“매스블록_1”

또는 이와 동등하게:

“매스블록_2"

여기서 dBD 단위의 “MATHINLINE_7"은 쌍극자 대비 게인입니다.대부분의 데이터시트는 게인을 dBi 단위로 지정하므로 일반적으로 첫 번째 형식이 더 편리합니다.

요점: FCC Part 15 제한은 EIRP (등방성 참조) 에 명시되어 있지만 일부 오래된 규정 및 방송 표준에서는 ERP를 사용합니다.규제 기관이 어떤 레퍼런스를 요구하는지 항상 확인하십시오.

실제 사례: FCC 파트 15에 따른 2.4GHz Wi-Fi 액세스 포인트

미국 시장을 위한 2.4GHz 액세스 포인트를 설계한다고 가정해 보겠습니다.FCC 파트 15.247은 2.4GHz ISM 대역의 주파수 호핑 및 디지털 변조 시스템에 대해 최대 “MATHINLINE_8" (4W) 의 EIRP를 허용합니다.

시스템은 다음과 같습니다.

• TX 파워: 라디오 IC 출력의 “MATHINLINE_9" (100mW)
• 케이블 및 커넥터 손실: “MATHINLINE_10" (숏 피그테일 + U.FL 커넥터 + SMA 벌크헤드)
• 안테나 게인: “MATHINLINE_11" (적당한 패널 안테나)

1단계 — EIRP 계산:

“매스블록_3"

2단계 — ERP 계산:

“매스블록_4”

3단계 — 규제 마진 결정:

“매스블록_5”

9.5dB의 여유 공간이 있어 FCC 한도 이내입니다.그곳은 편안하게 지낼 수 있는 곳입니다.

4단계 — 최대 허용 안테나 게인 찾기:

포인트 투 포인트 링크의 경우 한계까지 밀고 싶다면 합법적으로 사용할 수 있는 가장 큰 안테나는 무엇입니까?

“MATHBLOCK_6"

따라서 소형 접시 또는 하이 게인 섹터 패널 등 최대 18.5dBi 안테나를 사용하면서도 규정을 준수할 수 있습니다.

다양한 규제 체제 살펴보기

국제 시장을 겨냥한 디자인을 할 때 흥미로운 점은 다음과 같습니다.동일한 하드웨어가 한 지역에서는 합법적이지만 다른 지역에서는 크게 규정을 준수하지 않을 수 있습니다.

동일한 시스템 (“MATHINLINE_12”, “MATHINLINE_13", “MATHINLINE_14”, EIRP = 26.5dBm) 을 다른 규정에 따라 고려해보십시오.

\ * 동일한 전력 사용량을 433MHz 버전으로 가정했을 때

ETSI 규정을 준수하려면 TX 전력을 “MATHINLINE_15"로 낮추거나 “MATHINLINE_16" 안테나 (예: 단순한 PCB 안테나) 로 줄여야 합니다.433MHz ISM 대역의 경우 “MATHINLINE_17"의 최대 안테나 게인, 더 현실적으로 말하면 TX 전력이 훨씬 낮다는 것을 알 수 있습니다.

안테나 또는 RF 프런트엔드 아키텍처를 사용하기 전에 설계 초기에 수행해야 하는 분석과 정확히 같습니다.인증 연구소에서 한계치를 6dB 초과했다는 사실을 발견하는 것은 값비싼 교훈입니다.

흔히 범하는 함정

케이블 손실을 잊어버리면 유리합니다. 송신기와 안테나 간의 손실은 EIRP를 감소시킵니다.즉, 케이블 길이가 길거나 커넥터를 추가하면 실제로 더 높은 게인 안테나를 설치할 공간이 생깁니다.직관적이지 않은 것처럼 들리지만 설계상의 지렛대로 사용할 수 있습니다. 손실을 피하면 수신 감도가 저하되기 때문에 피할 수 있다면 일부러 손실을 추가하지 마세요.

dBi와 dBi를 혼동하고 있습니다. “6dB 게인” 안테나는 “MATHINLINE_18" 또는 “MATHINLINE_19" (“MATHINLINE_20") 일 수 있습니다.2.15dB 차이로 인해 한도를 넘을 수 있습니다.항상 레퍼런스를 확인하세요. 안테나 게인 허용오차 무시 안테나 데이터시트에 “MATHINLINE_21"이라고 적혀 있는 경우 최악의 경우 EIRP 계산에서는 “MATHINLINE_22"를 사용해야 합니다.인증 기관은 최악의 경우를 테스트합니다. TX 전력 허용 오차는 고려하지 않습니다. 마찬가지로 라디오의 출력 전력이 온도에 따라 “MATHINLINE_23"에 따라 달라질 수 있는 경우에는 상한을 사용하십시오.

시도해 보세요

규정 준수가 어려울 때는 냅킨 뒷면을 대고 이 계산을 하지 마세요.[EIRP/ERP 규제 계산기] (https://rftools.io/calculators/antenna/eirp-calculator/) 를 열어 TX 전력, 케이블 손실 및 안테나 게인을 연결하고 FCC, ETSI 및 ISM 한도에 대한 EIRP, ERP, 규제 마진 및 최대 허용 안테나 게인을 즉시 확인할 수 있습니다.테스트 챔버 근처에 도착하기 전에 RF 체인의 위생 상태를 점검할 수 있는 가장 빠른 방법입니다.