Энергетический бюджет радиолинии

Весь путь сигнала от передатчика до решающего устройства приёмника: что теряется на каждом участке, какое получается отношение сигнал/шум и сколько остаётся запаса. Всё пересчитывается при вводе.

Как это работает

Уровень сигнала складывается в децибелах: мощность передатчика минус потери в фидере плюс усиление антенны — это ЭИИМ; дальше — потери на трассе, усиление антенны и потери фидера приёмника. Потери в свободном пространстве: FSPL = 20·lg(4π·d / λ), подробнее — в калькуляторе уравнения Фрииса.

Плоская земля. Над ровной поверхностью к приёмнику приходят прямой луч и отражённый от земли, и вдали они почти гасят друг друга. До точки излома dизл = 4π·hпрд·hпрм / λ потери — как в свободном пространстве, дальше — 40·lg d − 20·lg(hпрд·hпрм): 12 дБ на удвоение расстояния вместо 6, и от частоты они уже не зависят. Модель грубая, но хорошо показывает, зачем поднимать антенны.

Шум приёмника. Тепловой шум в полосе B при 290 K: kT₀B = −174 дБм/Гц + 10·lg B, приёмник добавляет свой коэффициент шума (каскадный — см. каскадный коэффициент шума). Отношение сигнал/шум — уровень сигнала на входе минус уровень шума; чувствительность — уровень шума плюс отношение сигнал/шум, нужное демодулятору. Если задана скорость, Eb/N0 = ОСШ + 10·lg(B / R) — по нему сравнивают виды модуляции и кодирования.

Запас и дальность. Сигнал на трассе колеблется (замирания из-за отражений, дождь, листва), поэтому закладывают запас: 10–20 дБ для фиксированных линий, 20–30 дБ — для подвижной связи. Наибольшая дальность — расстояние, на котором запас сверх требуемого ОСШ сравнивается с запасом на замирания.

Зона Френеля. Препятствия должны оставлять свободными хотя бы 60 % первой зоны Френеля — эллипсоида вокруг прямой между антеннами; его радиус посередине трассы r = ½·√(λ·d). Иначе к потерям добавится дифракция на препятствии — её калькулятор не учитывает.