Analyse du budget RF Link : un guide d'ingénierie étape par étape
Apprenez à effectuer une analyse du budget des liaisons RF en partant de zéro. Couvre la perte de trajet en espace libre, le gain d'antenne, les pertes de câble, la sensibilité du récepteur et le calcul de la marge de liaison avec des exemples pratiques.
Qu'est-ce qu'un budget de liens ?
Un budget de liaison est une comptabilisation de tous les gains et pertes subis par un signal de l'émetteur au récepteur. Si la puissance reçue dépasse la sensibilité du récepteur (avec une marge suffisante), la liaison fonctionne. Sinon, vous devez trouver plus de gain, réduire les pertes ou rapprocher les antennes.
L'équation fondamentale
« MATHBLOCK_0 »
Toutes les valeurs sont exprimées en dBm ou dB. Le résultat est la puissance reçue en dBm.
Marge de lien = p_Rx − Sensitivity_RxUne marge positive signifie que le lien fonctionne. Objectifs standard :
- WiFi intérieur : marge de 10 à 15 dB
- Point à point en extérieur : marge de 15 à 20 dB
- Liaison satellite : 3 à 6 dB (chaque dB coûte de l'argent)
Perte de chemin en espace libre
Le FSPL domine toutes les liaisons sans fil. Il ne s'agit pas d'une perte au sens physique du terme, mais de la répartition géométrique du front d'onde :
« MATHBLOCK_1 »
Pour des calculs mentaux rapides : FSPL ≈ 20 log (F_GHz) + 20 log (d_km) + 92,4 dB
Exemples :
- 2,4 GHz, 100 m : 80 dB
- 2,4 GHz, 1 km : 100 dB
- 28 GHz (5G mmWave), 100 m : 101 dB — 21 dB de plus que 2,4 GHz sur la même plage
Sensibilité du récepteur
La sensibilité est déterminée par le bruit de fond et le SNR requis :
« MATHBLOCK_2 »
Où :
- −174 dBm/Hz est le bruit thermique à température ambiante (kT)
- BW est la bande passante du récepteur en Hz
- NF est le facteur de bruit du récepteur en dB
- SNR_min est le SNR minimum pour la démodulation (par exemple, 10 dB pour BPSK, 25 dB pour 64-QAM)
Exemple fonctionnel : liaison IoT 900 MHz
Objectif : portée de 500 m, extérieur, système de style LoRa.
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Puissance TX | +20 dBm (100 mW) |
| Gain d'antenne TX | 2 dBi (dipôle simple) |
| Perte de câble TX | −0,5 dB |
| FSPL à 915 MHz, 500 m | −85,7 dB |
| Perte environnementale | −5 dB (arbres, bâtiments) |
| Gain d'antenne RX | 2 dBi |
| Perte de câble RX | −0,5 dB |
| Puissance reçue | −67,7 dBm |
| Sensibilité RX (LoRa SF7) | −123 dBm |
| Marge de lien | +55,3 dB |
Erreurs courantes
Oublier la perte de polarisation. Les antennes mal alignées peuvent perdre 3 à 20 dB. Deux antennes linéaires à 90° perdent environ 20 dB. Ignorer le décalage d'impédance. Un VSWR 2:1 crée une perte de discordance de 0,5 dB. Facile à oublier, difficile à récupérer dans un budget serré. Utilisation du gain d'antenne maximal dans toutes les directions. Le gain d'antenne est directionnel. Une antenne parabolique de 10 dBi ne délivre que 10 dBi dans le sens de l'alésage. La valeur hors axe peut être comprise entre −10 et −30 dB. Ne tient pas compte de la marge de décoloration. Les canaux sans fil réels s'estompent. Ajoutez une marge de 5 à 15 dB pour la décoloration de Rayleigh dans les environnements à trajets multiples.Utilisez notre [Calculateur de budget RF Link] (/calculators/rf/rf-link-budget) pour modéliser votre système, y compris les tracés de la puissance reçue par rapport à la distance.