Discussione:
Correlazione fra V/m e dBm
(troppo vecchio per rispondere)
Claiudio
10 anni fa
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La settimana scorsa ho seguito un incontro sull'influenza dei campi
elettromagnetici sulla salute umana.
Il relatore ha parlato dei valori della normativa vigente, quantificati
a 6 V/m. Io però sono "abituato" a ragionare in dBm, e la correlazione
non mi è per niente chiara.
Quindi, a partire dai dBm misurati, e sapendo le caratteristiche
dell'antenna, come posso risalire ai valori di V/m? E un simile calcolo
ha senso?

Grazie
Franco
10 anni fa
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Post by Claiudio
Quindi, a partire dai dBm misurati, e sapendo le caratteristiche
dell'antenna, come posso risalire ai valori di V/m? E un simile calcolo
ha senso?
Per lo piu` non ha molto senso, tranne in qualche caso. Se sei nella
zona di campo lontano dell'antenna, non ci sono ostacoli alla
propagazione che generino diffrazione, riflessione o attenuazioni,
allora si puo` calcolare il campo elettrico emesso da una antenna.

Data la potenza totale irradiata P, la distanza d e il guadagno G
(fattore, non decibel) dell'antenna nella direzione in cui sei rispetto
all'antenna stessa, la densita` di potenza W che ricevi vale W=P*G/(4 pi
d^2), e dalla densita` di potenza e l'impedenza caratteristica del vuoto
Z0 ricavi il valore del campo elettrico (o anche di quello magnetico).

Visto pero` che probabilmente si parlava di telefonini, forni a
microonde o simili, sei in campo vicino e il problema e` molto piu`
difficile. C'e` un legame quasi sempre lineare fra campo e radice
quadrata della potenza emessa, ma calcolarlo e` molto complicato e non
c'e` neanche piu` la relazione fra campo elettrico e campo magnetico.
Omega
10 anni fa
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Claiudio
Post by Claiudio
La settimana scorsa ho seguito un incontro sull'influenza dei campi
elettromagnetici sulla salute umana.
Il relatore ha parlato dei valori della normativa vigente, quantificati
a 6 V/m. Io però sono "abituato" a ragionare in dBm, e la correlazione
non mi è per niente chiara.
Quindi, a partire dai dBm misurati, e sapendo le caratteristiche
dell'antenna, come posso risalire ai valori di V/m? E un simile calcolo
ha senso?
Grazie
Il decibel è il logaritmo decimale di un rapporto, in tutte le
applicazioni, inclusa l'alta frequenza. Quindi si deve conoscere il
valore di riferimento; quello della potenza unitaria convenzionale nel
caso del dBm. Comunque è un numero, non un valore dotato di unità
propria come il campo elettrico in V/m (o N/C), anche se alcuni il
valore in dBm lo chiamano "valore assoluto" in quanto riferito all'unità
convenzionale di potenza di 1 mW.

Comunque i V/m e i dBm non sono direttamente confrontabili perché i
primi rappresentano il valore del campo elettrico in un punto, mentre il
secondo rappresenta una potenza (riferita al mW, come dicevo sopra). Per
esempio 80 dBm corrispondono a 100 kW, che è la potenza tipica di un
trasmettitore FM con portata di 50 km. A seconda della distanza dal
generatore a cui effettuerai la misura del campo, naturalmente troverai
un valore diverso in V/m; ecco perché una conversione non avrebbe
significato.

Ora, sulla salute hanno effetto i V/m, non la potenza del generatore
sorgente del campo, che potrebbe essere così lontano dal punto di misura
del campo da essere del tutto inifluente (praticamente 0 V/m alla misura).

--
Claiudio
10 anni fa
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Post by Omega
trasmettitore FM con portata di 50 km. A seconda della distanza dal
generatore a cui effettuerai la misura del campo, naturalmente troverai
un valore diverso in V/m; ecco perché una conversione non avrebbe
significato.
Faccio un chiarimento, perché mi sono espresso male: con dBm misurati
non intendo l'emettitore, ma il ricevitore
Comunque cercando di capire quello che ho letto da altre parti, mi
confermi pure te che la conversione non ha significato.
Post by Omega
Ora, sulla salute hanno effetto i V/m, non la potenza del generatore
sorgente del campo, che potrebbe essere così lontano dal punto di misura
del campo da essere del tutto inifluente (praticamente 0 V/m alla misura).
Di per se, io mi immaginavo che i V/m potessero essere correlati in
qualche maniera al picco dell'onda EM, a sua volta ricollegabile ai dBm
ricevuti da un'antenna ricevente.
Franco
10 anni fa
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Post by Claiudio
Di per se, io mi immaginavo che i V/m potessero essere correlati in
qualche maniera al picco dell'onda EM, a sua volta ricollegabile ai dBm
ricevuti da un'antenna ricevente.
Si`, e` cosi`. Dalla potenza ricevuta, sapendo il guadagno dell'antenna,
o la sua area equivalente, e supponendo di essere in campo lontano, puoi
calcolare il valore del campo elettromagnetico.

Se invece sei in campo vicino e` un po' piu` complicato perche' bisogna
avere la caratterizzazione dell'antenna, ma il procedimento e` lo
stesso. E la relazione e` sempre la stessa, 20dBm in piu` misurati vuol
dire un campo 10 volte piu` intenso.
Omega
10 anni fa
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...
Altro è una correlazione a certe condizioni - e quindi per nulla
giustificabile formalmente ma solo empirica e "circostanziale", - e
altro è pensare una correlazione formale fra una potenza e l'intensità
di un campo elettrico. Salvo pensare a condizioni ideali; allora una
correlazione ha senso, ma non certo formale.

--
Franco
10 anni fa
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Post by Omega
Altro è una correlazione a certe condizioni - e quindi per nulla
giustificabile formalmente ma solo empirica e "circostanziale"
Calcolare le prestazioni di una antenna usando l'elettromagnetismo di
Maxwell a me non sembra una cosa empirica e circostanziale. L'antenna e`
un trasduttore fra campo em e grandezze elettriche, il cui coefficiente
di trasduzione e` calcolato con Maxwell. Dov'e` l'empirismo?

E per fortuna che e` cosi`, perche' tutte le volte che si fanno misure
di compatibilita` elettromagnetica si usa appunto questo legame fra
campo e potenza ricevuta.

Altrimenti come fai a misurare il campo elettrico generato ad esempio da
un telefonino?
Omega
10 anni fa
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Franco
Post by Franco
Omega
Post by Omega
Altro è una correlazione a certe condizioni - e quindi per nulla
giustificabile formalmente ma solo empirica e "circostanziale"
Calcolare le prestazioni di una antenna usando l'elettromagnetismo di
Maxwell a me non sembra una cosa empirica e circostanziale.
Le prestazioni nominali di un'antenna si misurano - ovviamente usando
l'elettromagnetismo (altrimenti con che cosa? :)) - in condizioni ben
definite dalla normativa, in genere in luoghi progettati e certificati
allo scopo, chiamati genericamente 'camere anecoiche' che simulano il
campo libero (con parametri atmosferici controllati e schermature adatte
a evitare ogni interferenza). Generatori e ricevitori sono rigorosamente
standard e ovviamente certificati.
Se non verificate in queste condizioni, le prestazioni non sono quelle
nominali ma sono locali e accidentali, e quindi evidentemente empiriche,
ma non in senso buono :)
Post by Franco
L'antenna e`
un trasduttore fra campo em e grandezze elettriche, il cui coefficiente
di trasduzione e` calcolato con Maxwell. Dov'e` l'empirismo?
Sempre nel metodo di misura. L'antenna è (ovviamente) un trasduttore ma
non affatto genericamente "del campo": è trasduttore del campo locale,
indipendentemente da come è generato e soprattutto dall'uniformità del
campo, cioè dalla forma del campo in una sua sezione significativa
normale all'antenna.
La potenza che quindi si ricava in tal caso dai paramentri elettrici del
trasduttore è una potenza riferita a tale campo locale (alla sua forma),
che se non è quello standard può essere qualunque e quindi può falsare
del tutto l'interpretazione delle prestazioni del trasduttore stesso.

Per fortuna le misure sui tetti sono in campo semi-libero (in assenza
di ostacoli alti), quindi "qualcosa" dicono, ma non sono certo adatte a
definire le prestazioni nominali del trasduttore o a confermarle. Queste
ultime vanno eseguite nelle condizioni standard che ho descritto, che
danno risultati verificabili e ripetibili in quanto standard
(internazionali) - e che quindi possono essere scritti in targa (cioè
legalmente validi).
Post by Franco
E per fortuna che e` cosi`, perche' tutte le volte che si fanno misure
di compatibilita` elettromagnetica si usa appunto questo legame fra
campo e potenza ricevuta.
Legame non formale, cioè solo corrispondenza _in_quelle_condizioni_standard.

Solo misure in campo libero (vero o simulato) hanno senso, come dicevo
qui sopra. (Il che, per inciso, vale anche per la meno impegnativa
acustica.)
Post by Franco
Altrimenti come fai a misurare il campo elettrico generato ad esempio da
un telefonino?
In camera anecoica, altrimenti che cosa si garantisce a chi? Non parlo
del pubblico, che mediamente si beve tutto quello che dicono i
costruttori, ma parlo dei tecnici del settore che lavorano in laboratori
indipendenti e certificati, e che sono in grado di verificare le
dichiarazioni dei costruttori.

Comunque resta il fatto che una conversione fra i watt (seppure
logaritmizzati) e i volt/metro proprio formalmente non si può fare.
Empiricamente si può stabilire una corrispondenza, certo.
Ma una corrispondenza *non è* una conversione.

Quando si montano gli impianti, anche solo condominiali, quelli che
valgono sono i valori nominali dei trasduttori e dei
ricevitori/demodulatori, cioè i valori misurati in laboratorio
certificato. Dati che ci devono essere.
E se spesso gli antennisti si devono arrabattare per ottenere risultati
decenti è per le ragioni che ho detto: altro è il comportamento del
sistema in condizioni standard e altro sul mio tetto su cui c'è una
selva di antenne e di elementi metallici che riflettono di tutto, anche
le parolacce :)

Saluti
Franco
10 anni fa
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Post by Omega
Le prestazioni nominali di un'antenna si misurano -
Stavo parlando di antenne campione in cui le prestazioni si calcolano (e
non e` semplice), non si misurano.
Post by Omega
Comunque resta il fatto che una conversione fra i watt (seppure
logaritmizzati) e i volt/metro proprio formalmente non si può fare.
Secondo me si`. Mi sembrava avessi parlato di condizioni di *campo
lontano*, altrimenti il problema si complica e non e` detto che si
voglia una soluzione analitica. Se ti metti in camera (semi)anecoica per
misurare il campo del telefonino, al ricevitore arriva una determinata
potenza elettrica e da quella risali al campo em (in condizioni sempre
di campo lontano, altrimenti diventa un casino)
Omega
10 anni fa
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Concludi sempre con "diventa un casino" :), ma non è mai vero se si è
capito davvero un fenomeno. Ma transeat.
Veniamo al punto.>
Post by Franco
Post by Omega
Le prestazioni nominali di un'antenna si misurano -
Stavo parlando di antenne campione in cui le prestazioni si calcolano
(e non e` semplice), non si misurano.
Le antenne campione sono come tutte le altre. Nessuno si accontenta di
calcolarle, ma si collaudano per verificare che il calcolo corrisponda
decentemente ai valori rilevati. Si tarano anche gli orologi campione
con orologi ancor più campione.
E poi anche gli aeroplani sono calcolati fino all'ultimo millimetro
quadro e cubo, ma credo che tu non ti imbarcheresti mai su un aereo che
non è stato collaudato :)
Post by Franco
Post by Omega
Comunque resta il fatto che una conversione fra i watt (seppure
logaritmizzati) e i volt/metro proprio formalmente non si può fare.
Secondo me si`. Mi sembrava avessi parlato di condizioni di *campo
lontano*, altrimenti il problema si complica e non e` detto che si
voglia una soluzione analitica.
Io ho negato quella, non ho negato una possibile corrispondenza in
condizioni perlomeno vicine allo standard. Ho spiegato bene che cosa ho
inteso: la corrispondenza dipende dalla forma del campo.
Post by Franco
Se ti metti in camera (semi)anecoica
per misurare il campo del telefonino, al ricevitore arriva una
determinata potenza elettrica e da quella risali al campo em (in
condizioni sempre di campo lontano, altrimenti diventa un casino)
È quello che ho detto. Però già la semianecoica è un problema perché ha
un ground-plane, che non rende veramente uniforme il campo lontano.

Comunque credo si sia capito che cosa ho detto: possibile corrispondenza
(a certe condizioni) ma ovviamente non conversione.
Franco
10 anni fa
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Post by Omega
Concludi sempre con "diventa un casino" :), ma non è mai vero se si è
capito davvero un fenomeno. Ma transeat.
In condizioni di campo vicino, magari con qualche ostacolo di mezzo si`,
in campo lontano i conti si fanno bene; tutto sommato il radar, i ponti
radio, i cellulari funzionano, e tutti basati sulla conversione fra
potenza e campo. So il campo calcolo quanta potenza ho ai terminali
dell'antenna e viceversa.
Post by Omega
Le antenne campione sono come tutte le altre. Nessuno si accontenta di
calcolarle, ma si collaudano per verificare che il calcolo corrisponda
decentemente ai valori rilevati.
Come si fa a misurare il guadagno di una antenna? Usandone un'altra
calibrata. E chi ha calibrato la prima? Le antenne campione hanno un
guadagno calcolato, non misurato. Il confronto con un'altra antenna
campione serve per vedere che non ci siano guasti, non per verificare
che i conti o la teoria sono giusti!
Post by Omega
Io ho negato quella, non ho negato una possibile corrispondenza in
condizioni perlomeno vicine allo standard. Ho spiegato bene che cosa ho
inteso: la corrispondenza dipende dalla forma del campo.
Non ho capito che cosa sia la forma del campo. Non avevo detto in campo
lontano?
Post by Omega
È quello che ho detto. Però già la semianecoica è un problema perché ha
un ground-plane, che non rende veramente uniforme il campo lontano.
Mi sembrava che avessi tirato in ballo tu le camere anecoiche. Avevo
aggiunto il semi- perche' sono quelle che si usano in campo civile. Se
non ti piacciono, vanno bene anche quelle anecoiche cosi ci togliamo di
mezzo gli effetti di multipath.

A me sembra che in condizioni di campo lontano passare dal campo alla
potenza ricevuta sia una cosa lecita, conoscendo l'altezza efficace
dell'antenna o l'area equivalente.
Post by Omega
Comunque credo si sia capito che cosa ho detto: possibile corrispondenza
(a certe condizioni) ma ovviamente non conversione.
Probabilmente c'e` una incomprensione sulla parola conversione.
Omega
10 anni fa
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Franco
Post by Franco
Omega
Post by Omega
Franco
Omega
...
Probabilmente c'e` una incomprensione sulla parola conversione.
Conversione è passare per es. dai joule ai Wh, dato che sempre di
energia si tratta, oppure dai kW ai CV, che sempre potenza è.
Corrispondenza invece è passare dai watt ai volt/metro, che
dimensionalmente sono incompatibili malgrado le eventuali affinità
elettive :)

Questo ho inteso
Franco
10 anni fa
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Post by Omega
Conversione è passare per es. dai joule ai Wh, dato che sempre di
energia si tratta, oppure dai kW ai CV, che sempre potenza è.
Corrispondenza invece è passare dai watt ai volt/metro, che
dimensionalmente sono incompatibili malgrado le eventuali affinità
elettive :)
Ok, chiaro! Al posto di un campo lontano misurato in volt al metro puoi
considerare la densita` di potenza misurata in watt al metro quadro, poi
sai che l'antenna ha una data area di cattura misurata in metri quadri e
quindi eroga ai suoi morsetti una potenza misurata in watt, che possono
anche essere espressi in decibel riferiti a 1mW.

Pero` probabilmente anche questa non essendo una equivalenza non la
consideri una conversione.
Sebastiano Coppolella
3 anni fa
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...
Un metodo per risalire hai V/m partendo dai dBm potrebbe essere quello di effettuare due misure su due piani, per esempio verticale e orizzontale , ricavare la radice quadrata della somma dei due quadrati e in fine conoscendo il fattore antenna si può ottenere un valore molto vicino a quello che si rileverebbe con un misuratore di campo elettromagnetico.
Quindi in effetti non si può convertire da dBm a V/m senza arrivarci con diverse misure e calcoli.
Omega
10 anni fa
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Claiudio
Post by Claiudio
Omega
Post by Omega
trasmettitore FM con portata di 50 km. A seconda della distanza dal
generatore a cui effettuerai la misura del campo, naturalmente troverai
un valore diverso in V/m; ecco perché una conversione non avrebbe
significato.
Faccio un chiarimento, perché mi sono espresso male: con dBm misurati
non intendo l'emettitore, ma il ricevitore
Ok, comunque si tratta della potenza di un dispositivo, non del campo
elettrico, che varia da punto a punto e che non è in watt ma in
volt/metro o in newton/coulomb.
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