EIRP計算機 - 等価等方放射電力

送信機電力、ケーブル損失、アンテナ利得から、RF、Wi-Fi、衛星システムの等価等方放射電力(EIRP)を計算します。

送信機の出力電力、ケーブルとコネクタの総損失、dBi単位のアンテナ利得を入力すると、EIRPをdBmとワットで取得できます。

EIRP計算機 - 等価等方放射電力
送信機電力、ケーブル損失、アンテナ利得から、RF、Wi-Fi、衛星システムの等価等方放射電力(EIRP)を計算します。

EIRP計算機について

等価等方放射電力(EIRP)は、送信アンテナシステムにおける最も重要な単一の性能指標です。実際のシステムが最大利得方向で生み出す信号強度と同じ強度を得るために、等方性アンテナがどれだけの電力を放射する必要があるかを示します。EIRPは、アンテナに供給される送信機電力と、等方放射器に対するアンテナ利得の積であり、送信機出力ポートからアンテナ入力ポートまでのケーブル、コネクタ、分配器などの損失を差し引いた値です。 対数(dB)形式の式は、EIRP(dBm)= P_tx(dBm) - L_cable(dB) + G_antenna(dBi)です。送信機電力をワットからdBmに変換するのは簡単で、P(dBm) = 10 × log₁₀(P_watts × 1000) です。EIRPの結果をワットへ戻すには、P(W) = 10^(EIRP_dBm / 10) / 1000 を使います。dBW形式は単に EIRP(dBW) = EIRP(dBm) - 30 です。 EIRPが重要なのは、米国のFCC、欧州のETSI、そして世界各国の同等の規制機関が、あらゆる種類の無線機器に最大EIRP制限を定めているためです。欧州では、2.4 GHz帯で動作するWi-Fiアクセスポイントは通常100 mW(20 dBm)EIRPに制限されます。VSAT衛星端末は、隣接衛星への干渉を避けるため、EIRPフラックス密度制限を満たす必要があります。FM放送局は電力とアンテナ高で免許を受け、それらがEIRPとカバーエリアを決定します。 無線リンクバジェットでは、EIRPが出発点です。自由空間伝搬損失の計算、遠端での受信信号レベル、そして最終的なリンクマージン、すなわちフェージングや干渉に対する安全係数を左右します。自由空間条件では、EIRPが3 dB増えると受信電力は2倍になり、同等に通信距離は√2倍に伸びます。セルラー基地局、ポイントツーポイントのマイクロ波リンク、RFIDリーダー、レーダーシステムを設計するエンジニアは、送信側性能を比較する共通尺度としてEIRPを利用しています。 高利得アンテナは、EIRPを高めるうえで特に費用対効果の高い方法です。多くの用途では、20 dBiのパラボラアンテナが送信機電力、発熱、電池消費を増やすことなくEIRPを20 dB加算します。一方、ケーブル損失は純粋な無駄です。挿入損失が1 dB増えるたびに、送信機はより強く働くか、カバー範囲が狭くなります。ケーブル長を短くし、低損失ケーブルを使い、コネクタを適切なトルクで締めて耐候処理することは、現場配備で高いEIRPを維持するための標準的な実務です。 この計算機は、送信機電力をワットまたはdBmで受け取り、EIRPをdBm、dBW、ワットで同時に返します。規制申請、データシート、リンクバジェット用スプレッドシートで必要な単位系に合わせて柔軟に作業できます。

EIRP計算例

送信機電力、ケーブル損失、アンテナ利得がどのようにEIRPへ組み合わさるかを示す、現実的な無線システムの3つのシナリオです。

システムEIRP注記
Wi-Fi AP:P_tx = 100 mW (0.1 W)、ケーブル損失 = 3 dB、アンテナ利得 = 3 dBi20.0 dBm = 100 mWP_tx = 20 dBm、EIRP = 20 - 3 + 3 = 20 dBm。これはEUの2.4 GHz屋内Wi-Fiにおける20 dBm EIRP制限にちょうど一致します。
FM送信機:P_tx = 1000 W、ケーブル損失 = 2 dB、アンテナ利得 = 6 dBi64.0 dBm ≈ 2512 WP_tx = 10 × log₁₀(1 000 000) = 60 dBm。EIRP = 60 - 2 + 6 = 64.0 dBm。一般的なコミュニティFM局で、平坦な地形でのカバー半径は約20 kmです。
小型VSAT端末:P_tx = 1 W、ケーブル損失 = 0.5 dB、アンテナ利得 = 14 dBi(0.3 mディッシュ)43.5 dBm ≈ 22.4 WP_tx = 30 dBm、EIRP = 30 - 0.5 + 14 = 43.5 dBm。小型ディッシュを備え、一般的な衛星フラックス密度制限を満たすコンパクトなVSAT端末です。
Bluetooth LE:P_tx = 1 mW (0 dBm)、ケーブル損失 = 0 dB、アンテナ利得 = 0 dBi(チップアンテナ)0 dBm = 1 mW最小構成のBLE設計です。Class 3デバイスで、一般的な屋内範囲は1–10 mです。

EIRP計算機の使い方

  1. 送信機の出力電力を入力し、単位を選択します。データシートの直接的な電力値にはワット(W)、スペクトラムアナライザやリンクバジェット表の値にはdBmを選びます。
  2. ケーブルとコネクタの総損失をdBで入力します。送信機出力ポートからアンテナ給電点までの同軸ケーブル、コネクタ、避雷器、分配器など、すべての損失要素を含めます。
  3. アンテナ利得をdBiで入力します。運用周波数とリンクの偏波角におけるメーカー公称利得を使用してください。
  4. EIRPを計算をクリックします。ツールはEIRPをdBm、dBW、ワットで返します。結果を、対象周波数帯と国に適用される規制上のEIRP制限と照合してください。
  5. 規制制限内でEIRPを最大化するには、アンテナ利得を上げるかケーブル損失を減らします。どちらも、発熱と消費電力を増やす送信機電力の増加より費用対効果に優れます。

EIRP計算機FAQ

EIRPとERPの違いは何ですか?
EIRP(等価等方放射電力)は等方性アンテナに対する利得(dBi)を基準にします。一方、ERP(実効放射電力)は半波長ダイポールに対する利得(dBd)を基準にします。ダイポールには2.15 dBiの利得があるため、同じシステムではERPは常にEIRPより2.15 dB低くなります。放送規制ではERPがよく使われ、マイクロ波や衛星のエンジニアはEIRPを使います。
送信機電力をワットからdBmに変換するには?
P(dBm) = 10 × log₁₀(P_watts × 1000) を使います。例えば、1 W = 10 × log₁₀(1000) = 30 dBm、0.1 W = 20 dBm、10 W = 40 dBmです。逆変換は P(W) = 10^(P_dBm/10) / 1000 です。
なぜケーブル損失はEIRPを下げるのですか?
送信機出力とアンテナの間にある受動素子は、送信電力の一部を熱として吸収します。ケーブル損失1 dBごとにEIRPは1 dB低下し、ケーブル損失3 dBごとにEIRPが半分になるのと同等です。より短く太い低損失ケーブルを使い、コネクタ数を最小限にすることで、EIRPを直接改善できます。
Wi-Fi機器にはどのEIRP制限が適用されますか?
制限は国と帯域によって異なります。EUのETSI EN 300 328では、2.4 GHz屋内Wi-Fiは100 mW(20 dBm)EIRPに制限され、屋外5 GHzチャネルは200 mW(23 dBm)に制限されます。米国のFCC Part 15規則では最大1 W(30 dBm)の送信電力が認められますが、ポイントツーマルチポイントシステムのEIRPはおおむね36 dBmに制限されます。
EIRPはリンクバジェットとどう関係しますか?
EIRPはリンクバジェットの出発点です。受信電力 = EIRP - 自由空間伝搬損失 + 受信アンテナ利得 - 受信システム損失。EIRPが高いほど受信信号強度が直接向上し、またはより長い距離で同じリンクマージンを維持できます。自由空間伝搬損失条件では、EIRPが6 dB増えるごとに通信距離は2倍になります。
規制制限を超える高利得アンテナでEIRPを上げられますか?
いいえ。規制当局が制限するのは送信機電力だけではなく総EIRPです。規制申請でEIRPが36 dBmに制限されており、6 dBiアンテナから10 dBiアンテナへ変更する場合、制限内に収めるには送信機電力を4 dB下げる必要があります。許可を超える高利得アンテナを使い、送信機電力を下げないことは違法な改造であり、罰金や機器押収につながる可能性があります。