RF 링크 버짓 분석: 단계별 엔지니어링 가이드

링크 버짓이란?

링크 버짓은 송신기에서 수신기까지 신호가 경험하는 모든 이득과 손실을 설명합니다.수신 전력이 수신기 감도를 초과하면 (충분한 마진) 링크가 작동합니다.그렇지 않으면 게인을 더 많이 찾거나 손실을 줄이거나 안테나를 더 가까이 옮겨야 합니다.

기본 방정식

“매스블록_0"

모든 값은 dBm 또는 dB로 표시됩니다.결과는 수신 전력 (dBm) 입니다.

링크 마진 = P_rx − 민감도_Rx

여백이 양수이면 링크가 제대로 작동한다는 의미입니다.표준 목표:

• 실내 와이파이: 10—15dB 마진
• 실외 포인트-투-포인트 마진: 15—20dB
• 위성 링크: 3—6dB (모든 dB에는 비용이 듭니다)

여유 공간 경로 손실

FSPL은 모든 무선 링크를 지배합니다.물리적인 의미에서의 손실은 아닙니다. 파면의 기하학적 확산입니다.

“매스블록_1”

간단한 계산을 위해: FSPL ≈ 20log (F_GHz) + 20로그 (d_km) + 92.4 dB

예:

• 2.4 기가헤르츠, 100m: 80 데시벨
• 2.4 기가헤르츠, 1 km: 100 데시벨
• 28GHz (5G mmWave), 100m: 101데시벨 — 같은 범위에서 2.4GHz보다 21데시벨 더 많음

수신기 감도

감도는 노이즈 플로어와 필요한 SNR에 따라 결정됩니다.

“매스블록_2"

장소:

• −174dBm/Hz는 실온에서의 열 노이즈 (kT) 입니다.
• BW는 Hz 단위의 수신기 대역폭입니다.
• NF는 수신기 잡음 지수 (dB) 입니다.
• SNR_min은 복조를 위한 최소 SNR입니다 (예: BPSK의 경우 10dB, 64-QAM의 경우 25dB)

20MHz 대역폭의 일반적인 802.11n 수신기, 7dB NF 및 10dB SNR_min: s_min = −174 + 73 + 7 + 10 = −84dBm

작업 예: 900MHz IoT 링크

목표: 500m 범위, 실외, 로라 스타일 시스템.

뛰어난 마진 — 주행 거리를 수 킬로미터까지 확장하거나 더 낮은 TX 전력을 사용하여 배터리를 절약할 수 있습니다.

흔히 저지르는 실수

편광 손실은 잊어버렸습니다. 안테나가 잘못 정렬되면 3—20dB가 손실될 수 있습니다.90°에서 선형 안테나 두 개를 사용할 경우 약 20dB의 손실이 발생합니다. 임피던스 불일치 무시 2:1 VSWR은 0.5dB 불일치 손실을 발생시킵니다.빠듯한 예산으로는 쉽게 잊을 수 있지만 복구하기는 어렵습니다. 모든 방향에서 피크 안테나 게인을 사용합니다. 안테나 게인은 방향성이 있습니다.10dBi 접시는 보어 시야 방향으로만 10dBi를 전달합니다.오프 액시즈는 -10~-30dB일 수 있습니다. 페이딩 마진을 고려하지 않습니다. 실제 무선 채널은 흐려집니다.멀티패스 환경에서 레일리 페이딩을 위해 5~15dB 마진을 추가하십시오.

[RF 링크 버짓 계산기] (/culators/rf/rf-link-budget) 를 사용하여 수신 전력 대 거리 플롯을 포함하여 시스템을 모델링할 수 있습니다.