Skip to content
RFrftools.io
RF

RF 링크 버짓 계산기

RF 링크 버짓 계산: 전송 전력, 여유 공간 경로 손실, 안테나 게인 및 수신 신호 레벨.링크 마진과 최대 범위를 결정합니다.

Loading calculator...

공식

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)

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

d— 거리 (m)
λ— 파장 (c/f) (m)
EIRP— P+ G− L (dBm)
Pᵣₓ— EIRP − FSPL − Lmisc + G− L (dBm)
L_rain— Rain fade (ITU-R P.838) (dB)
L_atm— Atmospheric / gaseous absorption (dB)
L_pt— Antenna pointing / misalignment loss (dB)

작동 방식

RF 링크 버짓 분석은 무선 시스템의 수신 신호 전력을 계산합니다. 통신 엔지니어, 위성 시스템 설계자 및 IoT 개발자는 이를 사용하여 무선 링크가 적절한 마진으로 종료되는지 여부를 결정합니다.프리스 투과 방정식 P_rx = P_tX + G_tX + G_rx - FSPL - L_Misc는 ITU-R P.525-4당 FSPL = 20*log10 (4*pi*d*f/c) 의 기초를 형성합니다.

여유 공간 경로 손실은 거리가 두 배로 증가할 때마다 (역제곱 법칙) 6dB, 주파수가 두 배로 증가할 때마다 6dB 증가합니다.2.4GHz 및 1km에서는 FSPL = 100.0dB이고, 5.8GHz 및 1km에서는 FSPL = 107.7dB입니다.이는 동일한 전송 전력에서 5GHz WiFi가 2.4GHz보다 범위가 짧은 이유를 설명합니다.스콜닉의 '레이더 핸드북' (제3판) 에 따르면 대기 흡수율은 2GHz에서는 0.01dB/km이지만 60GHz에서는 0.2dB/km가 증가합니다 (산소 공명).

링크 마진 = P_Rx - P_민감도는 페이딩에 대한 안전 버퍼를 나타냅니다.ITU-R P.530-17은 99.999% 가용성의 마이크로웨이브 링크에 대해 25-40dB 페이드 마진을 권장합니다.모바일 시스템의 경우 레일리 페이딩은 20-30dB 신호 변동을 유발합니다. LTE 시스템은 전력 제어 기능을 갖춘 8-12dB 마진을 위해 설계되었습니다.GPS 수신기는 -130dBm 감도와 25dB 이상의 링크 마진으로 작동하여 글로벌 커버리지를 보장합니다.

계산 예제

문제: 시골 지형에서 가용성이 99% 인 10km 범위의 915MHz LoRa 링크를 설계하십시오.

ITU-R P.525-4 여유 공간 모델을 사용한 솔루션: 1.전송 전력: 20dBm (100mW, FCC 부품 15.247 제한) 2.송신 안테나: 6dBi 옴니 (타워에서 올라간 상태) 3.수신 안테나: 3dBi (핸드헬드 장치) 4.케이블 손실: 총 2dB (전송 측 LMR-400) 5.여유 공간 경로 손실: FSPL = 20*log10 (10000) + 20*log10 (915e6) + 20*log10 (4*pi/3e8) = 111.7 dB 6.추가 손실: 6dB 식생/회절 현상 (ITU-R P.833) 7.페이드 마진: 10dB (오쿠무라-하타 기준 99% 가용성) 8.필수 P_rx: 20 + 6 + 3 - 2 - 111.7 - 6 - 10 = -100.7 dBm 9.SF12/125kHz에서의 로라 감도: -137dBm (셈텍 SX1276 데이터시트) 10.링크 여백: -100.7 - (-137) = 36.3dB — 링크가 상당한 여백으로 닫힘

SF7 (감도 -123dBm) 에서는 마진이 22.3dB로 떨어지지만 데이터 속도는 293bps에서 5.5kbps로 증가합니다.

실용적인 팁

  • ✓고정 무선의 경우 최소 10-15dB 링크 마진, 멀티패스 페이딩이 적용되는 모바일 시스템의 경우 20-30dB, 중요 인프라의 경우 30-40dB에 맞게 설계 (ITU-R P.530)
  • ✓환경에 적합한 ITU-R 전파 모델 사용: P.525 (자유 공간), P.1411 (도시), P.833 (식생), P.676 (대기), P.838 (빗물 감쇠)
  • ✓드라이브 테스트 또는 현장 조사를 통해 링크 버짓 예측을 검증합니다. 실제 전파는 현지 지형 및 건물 효과로 인해 모델과 5~15dB 차이가 나는 경우가 많습니다.

흔한 실수

  • ✗환경 보정 없이 지상파 링크에 여유 공간 경로 손실 사용 — ITU-R P.833에 따라 도시 환경의 경우 10-30dB (ITU-R P.1411), 교외 지역의 경우 6-15dB, 식생이 있는 시골의 경우 3-6dB 추가
  • ✗케이블 및 커넥터 손실 무시 — 2.4GHz에서 30m LMR-400 실행 시 3.5dB 손실이 발생하고 N 커넥터 4개에 0.6dB가 추가되며 총 4.1dB는 링크 버짓에서 생략되는 경우가 많음
  • ✗안테나 게인과 EIRP의 혼동 — 전송 전력+안테나 이득 = EIRP, 규정 제한 (FCC Part 15) 에는 일반적으로 EIRP가 명시되며 송신 전력만 있는 것은 아닙니다.
  • ✗주파수에 따른 대기 흡수율 무시 — ITU-R P.676에 따르면 10GHz 미만에서는 무시할 수 있지만 60GHz (15dB/km) 및 24GHz (0.2dB/km) 에서는 매우 중요합니다.

자주 묻는 질문

dBm은 1밀리와트를 기준으로 한 전력입니다. P (dBm) = 10*log10 (p_mW).일반적인 값: 0dBm = 1mW, 10dBm = 10mW, 20dBm = 100mW, 30dBm = 1 와트. 수신기 감도는 일반적으로 음수입니다. -100dBm = 0.1pW (WiFi), -130dBm = 0.1fW (GPS).dBm 스케일을 사용하면 전력 레벨의 곱셈/나눗셈이 아닌 간단한 더하기/빼기를 통해 링크 버짓을 산술할 수 있습니다.
주파수가 f1에서 f2로 증가하면 여유 공간 경로 손실이 20*log10 (f2/f1) dB 증가합니다.주파수를 두 배로 늘리면 6dB의 손실이 발생합니다.1km 시: 433메가헤르츠 = 92.5 데시벨 FSPL, 915 메가헤르츠 = 99.2 데시벨, 2.4 기가헤르츠 = 107.6 데시벨, 5.8 기가헤르츠 = 115.2 데시벨.433MHz와 5.8GHz 간의 22.7dB 차이는 동일한 전송 전력에서 서브GHz IoT 프로토콜 (LoRa, Sigfox) 이 WiFi보다 훨씬 더 긴 범위를 달성하는 이유를 설명합니다.
이 계산기는 ITU-R P.525에 따른 이론적 여유 공간 기준선을 제공합니다.실제 환경의 경우 경험적 손실 요인을 추가하십시오. 실내 사무실: +20 ~ +40dB (벽, 바닥), 도시 실외: +20 ~ +30dB (건물, 차량), 교외 지역: +10 ~ +20dB, 농촌 지역: +3 ~ +10dB (식생, 지형).세부 모델링을 위해 특정 건물 레이아웃에는 오쿠무라-하타 (150MHz-1.5GHz 도시), COST-231 (1.5-2GHz) 또는 레이 트레이싱을 사용하십시오.
변조 및 대역폭에 따라 다릅니다.와이파이 (OFDM, 20메가헤르츠 대역폭): -65dBm 우수, -75dBm 양호, -85dBm 한계.셀룰러 LTE: -80dBm의 우수함, -100dBm 사용 가능.로라 (SF12, 125 킬로헤르츠): -137dBm 감도.GPS: 공칭 -130dBm.블루투스: -70dBm 우수함, -90dBm 사용 가능.WiFi와 LoRa 감도 간의 60dB 이상의 차이는 범위/처리량 간의 장단점을 설명합니다. LoRa는 300bps에서 15km를 달성하고 WiFi는 100Mbps의 속도로 100m에 도달합니다.
안테나 게인은 링크 버짓에 직접적으로 추가됩니다. +3dBi = 범위가 두 배로 늘어납니다 (고정 감도의 경우). 6dB 경로 손실은 거리의 2배에 해당하기 때문입니다.24dBi 파라볼릭 디시는 0dBi 옴니보다 24dB 더 많은 링크 버짓을 제공합니다. 이는 경로 손실을 1km에서 60m로 줄이거나 전송 전력을 250배 높이는 것과 같습니다.하이 게인 안테나는 커버리지 면적을 범위와 교환합니다. 24dBi 접시는 10도의 빔폭을 가지고 있어 정밀한 정렬이 필요합니다.
링크 버짓 접근법: 사용 가능한 경로 손실 = p_tX + G_tX + G_rx - p_민감도 - 마진.예: 20dBm 전송, 양쪽에 각각 2개의 dBi 안테나, -137dBm 감도 (SF12), 20dB 마진 = 20 + 2 + 2 - (-137) - 20 = 141dB 허용 가능한 FSPL.이론적으로 FSPL = 20*log10 (d) +20*log10 (433e6) 을 풀면 147.55 = 141dB입니다.지형이 있는 현실 세계: 시골 10-30km, 교외 2-5km, 도시 0.5-2kmGHz 미만의 이점: 2.4GHz에서 동일한 계산을 수행해도 FSPL이 15dB 더 높기 때문에 이론상 125km만 주행할 수 있습니다.
ITU-R P.530-17은 가용성에 따라 페이드 마진 요구 사항을 정의합니다. 가용성은 99.9% 가용성: 15-20dB 마진, 99.99%: 25-30dB, 99.999%: 35-40dB입니다.마진은 다중 경로 페이딩, 빗물 감쇠 (10GHz 이상에서 크게 발생), 장비 노후화, 대기 변화 등을 초래합니다.온화한 기후에서 10km의 경우 18GHz 링크: 15dB 멀티패스 + 8dB 비 (0.01% 초과) + 3dB 장비 = 99.99% 의 가용성을 위한 총 마진 26dB.
안테나 높이는 프레넬 영역 클리어런스에 영향을 미치며 여유 공간 손실에 직접적인 영향을 주지 않습니다.중간 경로의 첫 번째 프레넬 영역 반경: r1 = sqrt (람다* d/4).5.8GHz에서 10km 링크의 경우: r1 = 제곱미터 (0.052* 5000) = 16m.지형이 이 영역의 40% 이상을 가로막는 경우 6dB 이상의 회절 손실을 추가하십시오.높이에 따라 프레넬 영역이 깨끗한지 여부가 결정됩니다. 포인트-투-포인트 시스템에서 링크 실패의 가장 일반적인 원인은 클리어런스가 충분하지 않기 때문입니다.경험상 안테나 높이는 중간 경로의 모든 장애물보다 r1의 여유 공간을 확보해야 합니다.
링크 마진 = P_수신 - P_민감도 (전체 안전 버퍼)페이드 마진은 신호 페이딩 이벤트에 사용할 수 있는 부분입니다.예: 30dB 링크 여백이 할당될 수 있습니다: 20dB 페이드 마진 (멀티패스, 레인), 5dB 구현 마진 (구성 요소 허용 오차, 에이징), 5dB 간섭 마진.페이드 마진은 가용성 통계를 결정합니다. 레일리 페이딩을 사용한 20dB 페이드 마진은 ITU-R P.530당 약 99.9% 의 가용성을 제공합니다.페이드 마진을 제대로 지정하지 않는 것이 간헐적인 링크 실패의 주요 원인입니다.

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

SMA Connectors

Standard SMA RF connectors for board-to-cable connections

Amazon →

RF Coaxial Cables

Coaxial cable assemblies for RF signal routing

Amazon →

TinySA Spectrum Analyzer

Compact handheld spectrum analyzer for RF measurement up to 960 MHz

Amazon →

관련 계산기

RF

dBm 변환기

dBm을 와트, 밀리와트, dBW, dBμV 및 볼트 RMS로 변환합니다.신호 레벨 및 링크 버짓을 위한 필수 RF 전원 장치 변환 도구.

RF

VSWR/반사 손실

RF 임피던스 매칭을 위해 VSWR, 반사 손실, 반사 계수, 불일치 손실 및 반사/전송 전력 백분율 간에 변환합니다.

Antenna

에어프/ERP

송신 전력, 케이블 손실 및 안테나 게인으로부터 유효 등방성 복사 전력 (EIRP) 과 ERP를 계산합니다.FCC, ETSI 및 ISM 대역 규제 제한을 준수하는지 확인하십시오.

RF

여유 공간 경로 손실

무선 링크 버짓 분석을 위한 Friis 전송 방정식을 사용하여 FSPL (여유 공간 경로 손실) 을 계산합니다.