Watt
Công suất là phần năng lượng chuyển qua một bề mặt trong một đơn vị thời gian.
Watt là đơn vị để đo công suất, một watt là sự thay đổi năng lượng một joule trong một giây. Một watt tương đương với năng lượng của dòng điện có cường độ một ampe và hiệu điện thế một volt.
Một ampe tương ứng với dòng chuyển động của 6, 24150948 · 1018 điện tử e (một culông) trong một giây qua một diện tích dây dẫn.
Quan sát một hệ thống tưới, có vòi phun để điều chỉnh. Bạn có thể điều chỉnh vòi phun với các mức khác nhau. Độ mở của vòi phun giống như ampe trong hệ thống điện. Áp lực nước trong đường ống giống như hiệu điện thế của dòng điện. Muốn phun nhiều nước, có thể tăng áp lực của dòng nước hoặc mở to vòi phun hoặc cả hai. Tương tự cho hệ thống điện, muốn tăng công suất, thực hiện tăng hiệu điện thế, tăng cường độ dòng điện hoặc tăng cả hai.
Milliwatt
Hệ thống WLAN không cần sử dụng công suất ở mức cao để truyền tín hiệu. Ví dụ, bạn có thể nhìn thấy ánh sáng của một bóng đèn có công suất bảy watt ở khoảng cách 83Km vào ban đêm. Ánh sáng nhìn thấy là một phần của phổ sóng điện từ, ví dụ này minh họa khoảng cách cho phép thu tín hiệu sóng điện từ là rất lớn. Các thiết bị trong WLAN sử dụng đơn vị đo 1/1000 watt để đo công suất, gọi là milliwatt (mW), 1 W = 1000 mW.
Các thiết bị không giây dùng trong gia đình và văn phòng nhỏ có công suất phát không vượt quá 30mW, dùng trong doanh nghiệp thường ở mức dưới 100mW. Một vài thiết bị đặc biệt sử dụng công suất phát ở mức 300mW hoặc 600mW
Các thiết bị dùng trong kết nối site-to-site cho phép công suất tới 4W.
Decibel (dB)
Decibel (dB) là đơn vị so sánh, được sử dụng để so sánh tỉ lệ giữa hai giá trị.
dB là đơn vị đo công suất tương đối (so sánh cái này với cái khác).
Có thể sử dụng dB để so sánh sự khác nhau giữa hai mức công suất. Bạn có thể nói, công suất của anten đã được tăng lên 6 dB hoặc đã bị giảm đi 3 dB so với công suất ban đầu. Phát biểu này có nghĩa là anten đã được tăng độ lợi lên 6 dB hoặc đã bị suy hao 3 dB.
Vì các thiết bị không dây có thể thu nhận và xử lý với các tín hiệu ở mức rất thấp, nên người ta thường sử dụng dBm để nói về độ mạnh/yếu của tín hiệu nhận được, thay vì sử dụng mW. Ví dụ, một tín hiệu được truyền đi ở công suất 4 W (4000 mW hoặc 36 dBm) và bị suy hao -63 dB, độ mạnh của tín hiệu chỉ còn lại 0.002 mW (-27 dBm). Thay vì nói, độ mạnh của tín hiệu là 0.002 mW, ta sẽ nói rằng độ mạnh của tín hiệu là -27 dBm.
Một decibel bằng 1/10 của bel, hay 1 bel = 10 decibel. Bel được đưa ra bởi Bell Laboratories để tính mức độ suy hao công suất trong truyền thông bằng điện thoại, dưới dạng so sánh tỉ lệ. Nói một cách đơn giản hơn, 1 bel là giá trị tương đương với tỉ lệ giữa hai công xuất là 10:1. Do đó, hai công suất có tỉ lệ 200:20 tương đương 1 bel (10:1), và 200:40 là 0.5 bel (5:1) và 200:10 là 2 bel (20:1).
Để tính chính xác giá trị decibel, cần sử dụng hàm logarit cơ số mười. Ví dụ để tính tỉ số của hai công suất P1, và P2, sử dụng công thức sau:
dB = 10log(P1/P2)
Tuy nhiên để đơn giản trong việc tính toán liên quan đến công suất phát tín hiệu, có thể thực hiện tính toán gần đúng bằng việc sử dụng quy tắc số 10 và số 3. Sau đây là các quy tắc cơ bản:
1. 3 dB độ lợi tương đương gấp đôi công suất phát
2. 3 dB suy hao tương đương giảm một nửa công suất phát
3. 10 dB độ lợi tương đương gấp mười lần công suất phát
4. 10 dB suy hao tương đương giảm mười lần công suất phát
5. Độ lợi và suy hao đo bằng dB là các giá trị tích lũy (cumulative)
Ví dụ, 3 dB độ lợi tương đương gấp đôi công suất phát, nghĩa là nếu công suất phát ban đầu là 100 mW cộng với 3 dB độ lợi bằng 200 mW, hoặc công suât phát ban đầu là 30 mW cộng 3 dB độ lợi bằng 60 mW.
Quy tắc 5 cho biết độ lợi và suy hao được tính toán như những giá trị có tính chất tích lũy, nghĩa là 6 dB độ lợi tương đương tăng độ lợi 3 dB hai lần. Do đó, công suất ban đầu là 100 mW, nếu cộng 6 dB độ lợi, kết quả sẽ là công suất 400 mW. Ví dụ sau minh họa cụ thể hơn:
40 mW + 3 dB + 3 dB + 3 dB = 320 mW
40 mW x 2 x 2 x 2 = 320 mW
Tiếp theo là ví dụ có cả quá trình tăng độ lợi và suy hao:
40 mW + 3 dB + 3 dB – 3 dB = 80 mW
40 mW x 2 x 2/2 = 80 mW
Quy tắc 3 và 4 nói rằng 10 dB độ lợi hoặc 10 dB suy hao tương đương với việc tăng độ mạnh hoặc giảm độ mạnh của công suất 10 lần.
Ví dụ:
40 mW + 10 dB + 10 dB = 4000 mW
40 mW x 10 x 10 = 4000 mW
Ta thấy, thêm 10 dB độ lợi hai lần sẽ làm tăng công suất của một tín hiệu từ 40 mW lên 4000 mW.
Ví dụ cho trường hợp suy hao:
40 mW – 10 dB = 4 mW
40 mW/10 = 4 mW
Trên đây đã trình bày về quy tắc số 10 và số 3. Tuy nhiên, bạn cũng cần nắm được những tính toán có kết hợp cả quy tắc số 10 và số 3 trong trường hợp có hiện tượng tăng độ lợi hoặc suy hao với giá trị là một số nguyên lần của 3 hoặc 10. Khi đó cần có sự kết hợp linh hoạt giữa hai quy tắc. Ví dụ, hãy tính độ mạnh của tín hiệu 12 mW khi tăng độ lợi 16 dB:
12 mW + 16 dB = 480 mW
Viết đầy đủ của phép toán trên, đầu tiên tăng 10 dB độ lợi, sau đó tăng 3 dB độ lợi hai lần, ta có:
12 mW + 10 dB + 3 dB + 3 dB = 480 mW
12 mW x 10 x 2 x 2 = 480 mW
Đôi khi cũng phải tính toán với cả quá trình tăng độ lợi và suy hao với các giá trị là số nguyên bất kì. Ví dụ sau là một tình huống giả lập, mục đích để minh họa tính phức tạp khi thực hiện các tính toán liên quan đến công suất của tín hiệu RF:
30 mW + 7 dB – 5 dB + 12 dB – 6 dB = Giá trị công suất
Nhìn qua phép toán trên, có cảm giác là không thể áp dụng quy tắc số 10 và số 3 để tính toán; tuy nhiên, vì tính chất tích lũy của độ lợi và suy hao khi tính bằng dB nên có thể viết lại công thức trên như sau:
30 mW + 7 dB + (–5 dB) + 12 dB + (– 6 dB) = Giá trị công suất
Tương đương
30 mW + 8 dB = Giá trị công suất
Bây giờ, biểu diễn số 8 qua các số 10 và 3
8 = + 10 + 10 – 3 – 3 – 3 - 3
Áp dụng quy tắc số 10 và số 3
30 mW + 10 dB + 10 dB – 3 dB – 3 dB – 3 dB – 3 dB = 187.5 mW
Hay 30 mW x 10 x 10 /2/2/2/2 = 187.5 mW
Bảng sau cho biết cách thức biểu diễn các độ lợi có giá trị từ 1 dB tới 10 dB thông qua quy tắc số 10 và số 3.
| Độ lợi (dB) | Biểu diễn thông qua quy tắc số 10, số 3 |
| 1 | + 10 – 3 – 3 – 3 |
| 2 | + 3 + 3 + 3 + 3 – 10 |
| 3 | + 3 |
| 4 | + 10 – 3 -3 |
| 5 | + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 – 10 |
| 6 | + 3 + 3 |
| 7 | + 10 – 3 |
| 8 | + 10 + 10 – 3 - 3 - 3 – 3 |
| 9 | + 3 + 3 + 3 |
| 10 | + 10 |
--------------------
Tham khảo:
[8] Tom Carpenter, 2008, CWNA Official Study Guide, Mc Gram-Hill