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RF Link Budgetrechner

Berechnen Sie das HF-Verbindungsbudget: Sendeleistung, Verlust des freien Speicherplatzes, Antennengewinne und Empfangssignalpegel. Ermitteln Sie den Linkrand und die maximale Reichweite.

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Formel

Pr=Pt+Gt+Gr−FSPL−Lmisc,FSPL=20log⁡10(4πdfc)P_r = P_t + G_t + G_r - FSPL - L_{misc}, \quad FSPL = 20\log_{10}\left(\frac{4\pi d f}{c}\right)

Referenz: Friis, "A Note on a Simple Transmission Formula" (1946)

d— Distance (m)
λ— Wavelength (c/f) (m)
EIRP— Pₜₓ + Gₜₓ − Lₜₓ (dBm)
Pᵣₓ— EIRP − FSPL − Lmisc + Gᵣₓ − Lᵣₓ (dBm)

Wie es funktioniert

Der Budgetrechner für HF-Verbindungen bewertet die Ausbreitung von Hochfrequenzsignalen unter Berücksichtigung der Sendeleistung, der Antennengewinne, des Pfadverlusts und verschiedener Systemverluste. Die Friis-Übertragungsgleichung beschreibt im Wesentlichen die Leistungsübertragung zwischen einer Sende- und einer Empfangsantenne im freien Raum. Im Kern bestimmt die Berechnung die empfangene Signalleistung im Verhältnis zur Sendeleistung, wobei die geometrische Streuung, der frequenzabhängige Pfadverlust und die Richtcharakteristik der Antenne berücksichtigt werden. Zu den wichtigsten Parametern gehören Sendeleistung (Pt), Sendeantennengewinn (Gt), Empfangsantennengewinn (Gr), Verlust des freien Speicherweges (FSPL) und aggregierte Systemverluste. Da Dezibel-Berechnungen exponentiell sind, können kleine Änderungen einzelner Parameter den gesamten Signalempfang erheblich beeinflussen. Das Verständnis dieser Interaktionen ist entscheidend für die Entwicklung drahtloser Kommunikationssysteme wie Mobilfunknetze, Satellitenkommunikation und Punkt-zu-Punkt-Mikrowellenverbindungen.

Bearbeitetes Beispiel

Stellen Sie sich eine 2,4-GHz-WiFi-Verbindung mit einer Sendeleistung von 20 dBm, einem Sendeantennengewinn von 3 dBi, einem Empfangsantennengewinn von 5 dBi und einer Entfernung von 100 Metern vor. Berechnen Sie zunächst den Verlust des freien Speicherplatzes mithilfe von FSPL = 20·log10 (4δd/λ). Bei 2,4 GHz, Wellenlänge λ ≈ 0,125 Meter. FSPL = 20 · log10 (4 μ·100/0,125) = 92,45 dB. Unter der Annahme zusätzlicher Systemverluste von 3 dB ergibt sich die Empfangsleistung wie folgt: Pr = 20 + 3 + 5 - 92,45 - 3 = -67,45 dBm. Diese empfangene Signalstärke weist auf eine marginale, aber potenziell nutzbare WiFi-Verbindung hin.

Praktische Tipps

  • ✓Verwenden Sie hochpräzise Antennenverstärkungsspezifikationen
  • ✓Berücksichtigen Sie realistische Umweltverlustfaktoren
  • ✓Validieren Sie theoretische Berechnungen mit empirischen Messungen

Häufige Fehler

  • ✗Vernachlässigung präziser Antennenverstärkungsmessungen
  • ✗Nichtberücksichtigung von Umwelthindernissen und unfreien Platzverhältnissen
  • ✗Temperatur- und atmosphärische Absorptionseffekte übersehen

Häufig gestellte Fragen

dBm ist ein Leistungsverhältnis, das sich auf ein Milliwatt bezieht und üblicherweise in der HF-Kommunikation verwendet wird, um absolute Leistungspegel auszudrücken.
Bei höheren Frequenzen treten größere Pfadverluste auf, was zu kürzeren effektiven Kommunikationsreichweiten führt.
Der Basisrechner liefert eine theoretische Ausgangsbasis; reale Umgebungen erfordern zusätzliche Anpassungen des Verlustfaktors.
Die zulässige Signalstärke variiert je nach Anwendung, aber im Allgemeinen stehen -70 dBm bis -30 dBm für nutzbare Signalbereiche.
Höhere Antennengewinne können Pfadverluste ausgleichen, wodurch die Kommunikationsreichweite effektiv erweitert und der Signalempfang verbessert wird.

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