Effective_radiated_power
実効放射電力（ERP ）は、同等の放射電力と同義であり、無線送信機によって放射されるものなど、IEEEで標準化された指向性無線周波数（RF）電力の定義です。にある離れた受信機の実際のソースアンテナと同じ放射強度（信号強度またはワット/平方メートルの電力フラックス密度）を与えるために、半波長ダイポールアンテナによって放射される必要があるのはワット単位の総電力です。アンテナの最強ビームの方向（メインローブ）。ERPは、送信機から放出される電力と、その電力を特定の方向に向けるアンテナの能力の組み合わせを測定します。これは、アンテナへの入力電力にアンテナのゲインを掛けたものに等しくなります。これは、電子機器や電気通信、特に放送で、受信エリアでリスナーが体験する放送局の見かけの電力を定量化するために使用されます。
等価等方放射電力（EIRP）の定義の図。軸には、デシベル単位の信号強度の単位が R a
{ R _ { text {a}}}
指向性アンテナを駆動する特定の送信機 放射パターンです。それは遠方界信号強度を
放射し
ます S { S}
z軸に沿った最大放射（メインローブ）の方向。緑の球 R so
{ R _ { text {iso}}}
は、指向性アンテナと同じ最大信号強度を放射する理想的な
等方性アンテナの放射パターンです。これだけの電力を放射するために等方性アンテナに適用する必要がある送信機の電力がEIRPです。
同じことを測定する代替パラメータは、実効等方放射電力（EIRP）です。実効等方性放射電力は、アンテナの最強ビームの方向に実際のソースアンテナと同じ（「同等の」）信号強度を与えるために等方性アンテナによって放射される必要がある仮想電力です。EIRPとERPの違いは、ERPが実際のアンテナを半波長ダイポールアンテナと比較するのに対し、EIRPはそれを理論上の等方性アンテナと比較することです。半波長ダイポールアンテナのゲインは等方性ラジエーターと比較して1.64（または2.15 dB ）であるため、ERPとEIRPをワットで表すと、それらの関係は次のようになります。E I R P（（ W ）。 =1.64 ⋅ E R P（（ W ）。 { mathrm {EIRP（W）} = 1.64 cdot mathrm {ERP（W）}}
デシベルで表されている場合E I R P（（ d B ）。=E R P（（ d B ）。+ 2.15 { mathrm {EIRP（dB）} = mathrm {ERP（dB）} +2.15}
コンテンツ
1 定義
2 送信機の出力電力との関係
3 信号強度との関係
4 ダイポール対等方性ラジエーター
5 分極
6 FMの例
6.1 米国の規制上の使用法
7 マイクロ波帯の問題
8 低周波の問題 9.1 EMRP 9.2 CMF 10 HAAT 11 も参照してください
12 参考文献
定義
実効放射電力と実効等方放射電力はどちらも、無線送信機とアンテナ（または他の電磁波源）が特定の方向に放射する電力密度を測定します。放射パターンの最大信号強度（「メインローブ」）の方向です。 。 この見かけの電力は、2つの要因に依存します。つまり、総電力出力とアンテナの放射パターン–その電力のどれだけが目的の方向に放射されるかです。後者の係数は、アンテナゲインによって定量化されます。これは、アンテナが最大放射方向に放射する信号強度と、標準アンテナが放射する信号強度の比です。たとえば、ゲインが4（6 dBi）のアンテナに給電する1，000ワットの送信機は、メインローブの方向に同じ信号強度を持ち、したがって、4，000ワットの送信機がゲインが1（0 dBi）のアンテナ。したがって、ERPとEIRPは、送信機とアンテナのさまざまな組み合わせを同等に比較できる放射電力の測定値です。
名前にもかかわらず、ERPとEIRPは送信機の電力、またはアンテナから放射される総電力を測定しません。これらはメインローブに沿った信号強度の測定値にすぎません。他の方向に放射される電力や総電力に関する情報は提供されません。ERPとEIRPは、アンテナから放射される実際の総電力よりも常に大きくなります。
ERPとEIRPの違いは、アンテナゲインが従来2つの異なる単位で測定され、アンテナを2つの異なる標準アンテナと比較していたことです。等方性アンテナと半波長ダイポールアンテナ：
等方性ゲインは、電力密度の比率です S 最大
{ S _ { text {max}}}
（1平方メートルあたりのワット数で表した信号強度）アンテナから遠い地点（遠方界）で最大放射（メインローブ）の方向に受信され、電力に到達します S 最大、等方性
{ S _ { text {max、isotropic}}}
すべての方向に等しい電力を放射する架空の無損失等方性アンテナから同じポイントで受信G I= S 最大 S 最大、等方性
{ mathrm {G} _ { text {i}} = {S _ { text {max}} over S _ { text {max、isotropic}}}}
ゲインは、多くの場合、
デシベル（dB）の対数単位で表されます。等方性アンテナ（dBi）に対するデシベルゲインは次の式で与えられます。G dBi） = 10
ログ S 最大 S 最大、等方性
{ mathrm {G} { text {（dBi）}} = 10 log {S _ { text {max}} over S _ { text {max、isotropic}}}}
ダイポールゲインは、アンテナから最大放射方向に受信される電力密度と電力密度の比率です。 S 最大、双極子
{ S _ { text {max、dipole}}}
無損失の半波長ダイポールアンテナから最大放射の方向に受信G d= S 最大 S 最大、双極子
{ mathrm {G} _ { text {d}} = {S _ { text {max}} over S _ { text {max、dipole}}}}
ダイポールに対するデシベルゲイン（dBd）は次の式で与えられます。G dBd） = 10
ログ S 最大 S 最大、双極子
{ mathrm {G} { text {（dBd）}} = 10 log {S _ { text {max}} over S _ { text {max、dipole}}}}
等方性アンテナとは対照的に、ダイポールは「ドーナツ型」の放射パターンを持ち、その放射電力はアンテナに垂直な方向で最大になり、アンテナ軸でゼロに減少します。ダイポールの放射は水平方向に集中するため、半波長ダイポールの利得は等方性アンテナの利得よりも大きくなります。半波長ダイポールの等方性ゲインは1.64、つまりデシベルで10 log 1.64 = 2.15 dBiなので、G I = 1.64 G d { G _ { text {i}} = 1.64G _ { text {d}}}
デシベルで G （dBi）= G （dBd）+ 2.15 { G { text {（dBi）}} = G { text {（dBd）}} + 2.15}
EIRPとERPの2つの測定値は、上記の2つの異なる標準アンテナに基づいています。
EIRPは、実際の送信機と同じ最大電力密度をアンテナから遠ざけるために、無損失の等方性アンテナに必要なワット単位のRMS電力入力として定義されます。これは、送信機のアンテナへの入力電力に等方性アンテナゲインを掛けたものに等しくなります。
EI R P =
G I P{ mathrm {EIRP} = G _ { text {i}} P _ { text {in}}}
ERPとEIRPは、
デシベル（dB）で表されることもよくデシベル単位の入力電力は、通常、1ワット（W）
の基準レベルと比較して計算されますP （（ dB W
）。 10
ログ
P { P _ { text {in}} mathrm {（dBW）} = 10 log P _ { text {in}}}
。2つの因数の乗算は、それらのデシベル値の加算と同等であるためE I R P（（ dB W
）。= G dBi） +
P （（ dB W ）。 { mathrm {EIRP（dBW）} = G { text {（dBi）}} + P _ { text {in}} mathrm {（dBW）}}
ERPは、実際の送信機と同じ最大電力密度をアンテナから遠ざけるために、無損失の半波長ダイポールアンテナに必要なワット単位のRMS電力入力として定義されます。これは、送信機のアンテナへの入力電力に、半波長ダイポールに対するアンテナゲインを掛けたものに等しくなります。
ER P =
G d P{ mathrm {ERP} = G _ { text {d}} P _ { text {in}}}
デシベルでE R P（（ dB W
）。= G dBd） +
P （（ dB W ）。 { mathrm {ERP（dBW）} = G { text {（dBd）}} + P _ { text {in}} mathrm {（dBW）}}
ゲインの2つの定義は一定の係数でのみ異なるため、ERPとEIRPも異なります。E I R P（（ W ）。 =1.64 ⋅ E R P（（ W ）。 { mathrm {EIRP（W）} = 1.64 cdot mathrm {ERP（W）}}
デシベルでE I R P（（ dB W ）。 =E R P （dBW） + 2.15 { mathrm {EIRP（dBW）} = mathrm {ERP} { text {（dBW）}} + 2.15}
送信機の出力電力との関係
送信機は通常、伝送線路を介してアンテナに接続されます。送電線は重大な損失を被る可能性があるため L { L}
、アンテナに適用される電力は通常、送信機の出力電力よりも少なくなりますP TX
{ P _ { text {TX}}}
。ERPおよびEIRPと送信機の出力電力の関係は次のとおりです。E I R P（（ dB W ）。 =P TX（（ dB W ）。 − L （（ d B ）。+ G （dBi）
{ mathrm {EIRP（dBW）} = P _ { text {TX}} mathrm {（dBW）} -L mathrm {（dB）} + G { text {（dBi）}}}
E R P（（ dB W ）。 =P TX（（ dB W ）。 − L （（ d B ）。+ G （dBi）
− 2.15 { mathrm {ERP（dBW）} = P _ { text {TX}} mathrm {（dBW）} -L mathrm {（dB）} + G { text {（dBi）}}-2.15}
アンテナ自体の損失はゲインに含まれます。
信号強度との関係
信号パスが自由空間にある場合（マルチパスのない見通し内伝搬）、信号強度（ワット/平方メートル単位の電力フラックス密度） S { S}
任意の特定の距離での主ローブ軸上の無線信号の r { r}
アンテナからの距離は、EIRPまたはERPから計算できます。等方性アンテナは、アンテナを中心とする球体と半径のある球体の面積に等しい電力束密度を放射するため r { r}
はA = 4 π r 2 { A = 4 pi r ^ {2}}
それから S （（ r
）。= E I R P
4π r 2
{ S（r）= { mathrm {EIRP} over 4 pi r ^ {2}}}
以来E I R P =E R P ∗ 1.64 { mathrm {EIRP} = mathrm {ERP} * 1.64}
、 S （（ r
）。= 0.41 ∗ E RP r 2
{ S（r）= { mathrm {0.41 * ERP} over pi r ^ {2}}}
ただし、中波または長波放送で一般的な地上波、スカイウェーブ、または間接経路が送信に関与する場合、アンテナ間の地形に応じて電波がさらに減衰するため、これらの式は無効です。 。
ダイポール対等方性ラジエーター
ERPは、半波長ダイポールアンテナの最大指向性と比較したアンテナゲイン（特定の方向）として計算されるため、受信機の方向に向けられた数学的に仮想の有効なダイポールアンテナを作成します。言い換えると、送信機からの特定の方向の概念的な受信機は、ソースが受信機に向かって最大の指向性と整合した偏波で方向付けられ、ERPに等しいアンテナ入力電力を持つ理想的なダイポールに置き換えられた場合に同じ電力を受け取ります。受信者は違いを判断できません。理想的な半波長ダイポールの最大指向性は一定です。つまり、0 dBd = 2.15dBiです。したがって、ERPは常にEIRPより2.15dB低くなります。理想的なダイポールアンテナは、等方性ラジエーター（現実の世界には存在できない純粋な数学的デバイス）にさらに置き換えることができ、入力電力が2.15 dB増加する限り、受信機はその違いを知ることができません。
残念ながら、dBdとdBiの区別はしばしば述べられておらず、読者はどちらが使用されたかを推測することを余儀なくされることがたとえば、八木・宇田アンテナは、正確な間隔で配置された複数のダイポールで構成されており、単純なダイポールよりも優れたエネルギー集束（指向性）を実現します。ダイポールで構成されているため、アンテナゲインはdBdで表されることがよくありますが、dBとしてのみリストされています。明らかに、このあいまいさはエンジニアリング仕様に関して望ましくありません。八木・宇田アンテナの最大指向性は8.77 dBd = 10.92dBiです。そのゲインは必然的に係数ηだけこれより小さくなければならず、係数ηはdB単位で負でなければなりません。アンテナが受け入れる電力を知らなければ、ERPもEIRPも計算できません。つまり、ERPとEIRPでdBdまたはdBiの単位を使用することは正しくありません。アンテナの前に6dBの損失がある100ワット（20 dBW）の送信機を想定します。ERP
分極
偏光はこれまで考慮されていませんが、適切に明確化する必要が以前にダイポールラジエーターを検討するとき、それがレシーバーと完全に位置合わせされていると仮定しました。ただし、ここで、受信アンテナが円偏波であり、アンテナの向きに関係なく、最小3dBの偏波損失があると仮定します。受信機が双極子でもある場合、理論的にゼロのエネルギーが受信されるように、受信機を送信機に直交して整列させることが可能です。ただし、この分極損失は、ERPまたはEIRPの計算では考慮されません。むしろ、受信システムの設計者は、この損失を適切に考慮する必要がたとえば、携帯電話の塔は直線偏波が固定されていますが、携帯電話は任意の向きで適切に機能する必要がしたがって、受話器の設計では、受話器に二重偏波受信を提供して、向きに関係なくキャプチャされたエネルギーを最大化するか、設計者が円偏波アンテナを使用して、増幅による余分な3dBの損失を考慮する場合が
FMの例
FM放送局の4ベイクロスダイポールアンテナ。
たとえば、 100，000ワットの電力があることを宣伝するFM ラジオ局は、実際には100，000ワットのERPを持っており、実際の100，000ワットの送信機ではありません。このようなステーションの送信機電力出力（TPO）は、通常10，000〜20，000ワットで、ゲイン係数は5〜10（5×〜10×、または7〜10 dB）です。ほとんどのアンテナ設計では、ゲインは主に水平面に向かって電力を集中させ、アンテナ要素のフェーズドアレイを使用して上下の角度で電力を抑制することによって実現されます。パワー対仰角の分布は、垂直パターンとして知られています。アンテナも水平方向に指向性がある場合、ゲインとERPは方位角（コンパスの方向）によって異なります。すべての方向の平均電力ではなく、アンテナのメインローブの方向の見かけの電力が、ステーションのERPとして引用されます（このステートメントは、ERPの定義を示す別の方法です）。これは、大陸や海を越えて信号を取得するために非常に狭いビーム幅を使用する短波放送局で報告されている巨大なERPに特に当てはまります。
米国の規制上の使用法
米国のFMラジオのERPは、常に理論上の基準半波長ダイポールアンテナに関連しています。（つまり、ERPを計算する場合、最も直接的なアプローチは、dBd単位のアンテナゲインを使用することです）。アンテナの偏波に対処するために、連邦通信委員会（FCC）は、FMとTVの水平測定と垂直測定の両方でERPをリストしています。両方の標準は水平ですが、垂直ERPが大きい場合は、代わりに使用されます。
米国のFM放送の最大ERPは通常100，000ワット（FMゾーンII）または50，000ワット（一般的に人口密度の高いゾーンIおよびIA）ですが、正確な制限はライセンスのクラスと平均的な地形より上のアンテナの高さによって異なります（ HAAT）。一部のステーションは、適用除外されているか、ごくまれに免除されており、通常の制限を超える可能性が
マイクロ波帯の問題
ほとんどのマイクロ波システムでは、完全に無指向性の等方性アンテナ（すべての方向に等しく完全に放射するアンテナ-物理的に不可能）が参照アンテナとして使用され、ERPではなくEIRP（実効等方性放射電力）について説明します。 。これには、衛星 トランスポンダ、レーダー、およびダイポールスタイルのアンテナではなくマイクロ波ディッシュとリフレクターを使用するその他のシステムが含まれます。
低周波の問題
米国の中波（AM）ステーションの場合、電力制限は実際の送信機電力出力に設定され、ERPは通常の計算では使用されません。多くの局で使用されている全方向性アンテナは、信号をすべての方向に均等に放射します。指向性アレイは、通常は夜間に、共同または隣接するチャネルステーションを保護するために使用されますが、一部は24時間指向的に実行されます。このようなアレイを設計する際には、アンテナ効率と大地導電率が考慮されますが、FCCデータベースには、ERPではなくステーションの送信機電力出力が表示されます。
関連用語
英国電気工学会（ Institution of Electrical Engineers ）によると、ERPは放射電力の一般的な参照用語としてよく使用されますが、厳密に言えば、アンテナが半波長ダイポールである場合にのみ使用する必要があり、FMを指す場合に使用されます。トランスミッション。
EMRP
実効単極放射電力（EMRP ）は、特に中波放送アンテナに関連して、ヨーロッパで使用される可能性がこれはERPと同じですが、半波長ダイポールの代わりに短い垂直アンテナ（つまり短いモノポール）が基準アンテナとして使用される点が異なります。
CMF
Cymomotive force（CMF ）は、特に低周波数での放射強度をボルトで表すために使用される代替用語です。これは、AM放送サービスを規制するオーストラリアの法律で使用されており、次のように説明されています。 、送信機の動作による;および（b）送信機のアンテナからのそのポイントの距離」。
これはAM放送のみに関連し、「送信アンテナから1kmの距離での1メートルあたりのマイクロボルト」で電界強度を表します。
HAAT
平均的な地形からの高さ
特定のERPによって生成される信号カバレッジ（ブロードキャスト範囲）はアンテナの高さとともに劇的に増加するため、ERPを検討する場合、VHF以上の周波数の平均地形より上の高さは非常に重要です。このため、信号が地上の障害物の上を移動する場合、わずか数百ワットのERPのステーションが数千ワットのERPのステーションよりも多くのエリアをカバーする可能性が
も参照してください
名目電力（ラジオ放送）
放送局クラス一覧
参考文献
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