Энергетический бюджет трассы

Онлайн калькулятор позволяет вычислить энергетический бюджет беспроводной трассы и ответить на вопросы: возможна ли связь на заданном расстоянии, какие антенны потребуются, какой уровень сигнала на входе приемника. Результат расчета - запас по энергетике, который должен составлять не менее 20 dB для устойчивой связи при резких ухудшениях условий прохождения радиоволн.

Энергетический бюджет радиолинии (Link Budget) - это баланс мощностей и потерь на всем пути прохождения радиосигнала от передатчика к приемнику. Расчет позволяет определить, достаточна ли мощность передатчика и усиление антенн для обеспечения устойчивой связи на заданном расстоянии.

Основная формула - потери в свободном пространстве (Free Space Loss)

\[ FSL = 20 \cdot \lg(f) + 20 \cdot \lg(d) + 32.4 \]

где f - частота в МГц, d - расстояние в км. Формула выводится из уравнения Фрииса и описывает ослабление сигнала при распространении в идеальных условиях (без препятствий и отражений).

Уровень сигнала на входе приемника

\[ P_{RX} = P_{TX} - L_{TX} + G_{TX} - FSL + G_{RX} - L_{RX} \]

где P_TX - мощность передатчика (dBm), L_TX и L_RX - потери в кабелях и разъемах (dB), G_TX и G_RX - усиление антенн (dBi). Запас по энергетике = P_RX - S_RX, где S_RX - чувствительность приемника.

Предполагается, что антенны приемника и передатчика находятся в зоне прямой видимости. Расчет не учитывает дифракцию Френеля на препятствиях, находящихся вблизи пути распространения сигнала.

Запас по энергетике 20 dB и более - устойчивая связь при резких ухудшениях условий (дождь, туман, помехи). Запас 10-20 dB - связь с умеренным запасом. Запас менее 10 dB - связь нестабильна и может прерываться при неблагоприятных условиях.

Потери в ВЧ кабеле зависят от его длины и частоты передаваемого сигнала. Потери в ВЧ разъемах обычно составляют 0.5-1 dB. Наличие помех резко ухудшает качество связи даже при достаточном уровне сигнала. EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) - эффективная изотропная излучаемая мощность - показывает, какую мощность излучал бы идеальный изотропный источник для создания такой же напряженности поля в направлении максимума антенны.