Orçamento de links via satélite: modelos ITU-R e Monte Carlo

Por que os orçamentos de links de ponto único falham no campo

Um orçamento de links produz um número: a margem entre o C/N0 que você recebe e o C/N0 que o demodulador precisa. Positivo significa que o link funciona, negativo significa que não.

Links de satélite reais não ficam em um ponto. A chuva diminui o sinal, a potência de transmissão varia com a temperatura, a antena aponta ligeiramente para fora do eixo e o clima do local é uma estatística e não uma constante. Um orçamento de um único ponto não diz nada sobre quanto disso o link pode absorver.

Este passo a passo usa a ferramenta Satellite Link Budget para criar um uplink VSAT de banda Ku. A primeira lição é menos glamorosa do que o desvanecimento da chuva: verifique a aritmética do céu claro antes de qualquer outra coisa.

O design de referência: Ku-Band VSAT Uplink

O terminal carrega 10 Mbit/s para um satélite GEO de Munique (48,14° N, 11,58° E) a 14 GHz.

Uma antena parabólica de 1,2 m com 60% de eficiência tem 42,7 dBi de ganho a 14 GHz e 4 W é 6,0 dBW. Após a perda de alimentação e guia de ondas, 48 dBW é um EIRP terminal justo. A faixa de inclinação vem da geometria GEO a 38° de altitude, não da altitude de 35.786 km.

Lendo a tabela de orçamento de links

O link não fecha e a chuva tem pouco a ver com isso. Remova todos os termos atmosféricos e o orçamento ainda faltará 4,7 dB:

Essa é a falha mais comum em orçamentos feitos à mão: uma placa de sinalização ou um termo retirado que faz com que um link termicamente impossível pareça confortável. Compare o C/N0 de céu limpo com os requisitos antes de fazer qualquer esforço na propagação.

Chuva a 99,5% em Munique

A ferramenta lê o clima de Munique a partir dos mapas ITU-R: $R_{0.01}$ = 32,1 mm/h (P.837-7), altura da chuva 3,61 km (P.839-4), altura da estação 0,51 km (P.1511-1). Com os coeficientes P.838-3 a 14 GHz e o método de caminho inclinado P.618-13 :

No ponto de projeto de 99,5%, a chuva custa menos de 1 dB. Ela cresce muito além disso — oito vezes mais, com 99,99% — e é por isso que a meta de disponibilidade, mais do que a frequência, define a margem de chuva que um link de banda Ku precisa.

Fixando o orçamento térmico

Cada uma das duas mudanças fecha o link em 99,5%:

Reduzir a taxa em 5 × compra 7,0 dB. O terminal maior compra 7 dB de EIRP: 3,5 dB da antena maior e 3—4 dB de um BUC de 8—10 W.

Verificando as bandas de Monte Carlo

O Monte Carlo (10.000 testes no nível gratuito) varia EIRP e G/T (σ = 0,3 dB), adiciona uma perda de apontamento (exponencial, média de 0,2 dB), distribui a taxa de chuva log-normalmente (σ = 0,5) e adiciona um termo de desvanecimento (|normal|, σ = 0,4 dB). É um modelo de incerteza em torno do orçamento da ITU-R, não um método da ITU-R.

Para qualquer correção, a margem p5 é de cerca de −1,2 dB, enquanto a nominal é +0,9 dB: 5% das tentativas terminam 1,2 dB ou mais abaixo do limite no ponto de 99,5%. A mediana fica abaixo da nominal porque apontar e desvanecer apenas subtrai.

Projete com a margem p5, não a nominal, se o link precisar atender à sua disponibilidade de forma confiável.

O que é preciso para alcançar 99,9%

A 99,9%, a chuva cresce para 2,61 dB e ambas as correções de 99,5% ficam aquém novamente (−0,70 dB com 2 Mbit/s, −0,69 dB com o terminal de 55 dBW). Duas maneiras de passar por:

O satélite G/T não é algo que o projetista do terminal controla, mas varia em vários dB ao longo de um feixe. Verifique o contorno G/T em seu site em vez de usar o valor do pico do feixe.

Local e elevação

O mesmo design de 2 Mbit/s, com 99,9%, foi transferido para outros sites:

O clima no local define a margem de chuva; a latitude por si só não.

Aumentar o ângulo de elevação ajuda menos do que parece. Mover o terminal de Munique de 38° para 55° (um satélite mais a leste no arco) reduz a chuva em 99,5% de 0,97 para 0,82 dB e, com a faixa de inclinação mais curta e o caminho mais fino do gás e das nuvens, a margem melhora em cerca de 0,5 dB no total.

Principais regras de design desta análise

Feche primeiro o orçamento claro. Na banda Ku, na Europa central, o orçamento térmico — EIRP, G/T e a taxa de dados — decide se um link de 99,5% é fechado. Chuva a 99,5% é de cerca de 1 dB. A disponibilidade é onde a chuva morde. Em Munique, a chuva a 14 GHz cresce de 0,97 dB a 99,5% para 2,61 dB a 99,9% e 7,99 dB a 99,99%. Cada nove extras precisa de uma nova visão do design. Projete até a margem p5. A margem nominal é válida somente sob condições médias. Use o site, não a zona. Houston e Copenhague diferem em 3,8 dB de chuva a 99,9% para o mesmo terminal.

Execute o design de referência e altere uma coisa por vez — o URL do cenário mantém cada variante.

Atualizado 2026-09-19. Uma versão anterior deste artigo relatou C/N0 = 80,8 dBHz para este projeto, 16 dB muito alto, e atribuiu a margem resultante a 6,8 dB de chuva de um clima de faixa de latitude. Cada número acima agora vem da ferramenta corrigida.

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Ferramentas relacionadas: Link Budget Calculator, Calculadora EIRP, Noise Figure Cascade