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Calculadora de orçamento RF Link

Calculadora gratuita de orçamento de links de RF: insira a potência Tx, os ganhos da antena, a frequência e a distância para obter o nível do sinal recebido, a margem do link e o alcance máximo. Abrange links de satélite, terrestres e de IoT.

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Fórmula

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)

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

d— Distância (m)
λ— Comprimento de onda (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)

Como Funciona

A análise do orçamento de links de RF calcula a potência do sinal recebido em sistemas sem fio — engenheiros de telecomunicações, projetistas de sistemas de satélite e desenvolvedores de IoT usam isso para determinar se um link de rádio fechará com margem adequada. A equação de transmissão de Friis P_rx = P_tx + G_tx + G_rx - FSPL - L_misc forma a base, onde FSPL = 20*log10 (4*pi*d*f/c) por ITU-R P.525-4.

A perda de caminho no espaço livre aumenta 6 dB por duplicação da distância (lei do inverso do quadrado) e 6 dB por duplicação da frequência. A 2,4 GHz e 1 km, FSPL = 100,0 dB; a 5,8 GHz e 1 km, FSPL = 107,7 dB. Isso explica por que o WiFi de 5 GHz tem um alcance menor do que 2,4 GHz, dada a mesma potência de transmissão. De acordo com o 'Radar Handbook' de Skolnik (3ª ed.), a absorção atmosférica adiciona 0,01 dB/km a 2 GHz, mas 0,2 dB/km a 60 GHz (ressonância de oxigênio).

Margem do link = P_rx - P_sensitivity representa um buffer de segurança contra o desbotamento. A ITU-R P.530-17 recomenda uma margem de desvanecimento de 25-40 dB para links de micro-ondas com disponibilidade de 99,999%. Para sistemas móveis, o desvanecimento de Rayleigh causa variação de sinal de 20 a 30 dB — sistemas LTE projetados para margem de 8 a 12 dB com controle de potência. Os receptores GPS operam com sensibilidade de -130 dBm com margem de link de mais de 25 dB para garantir cobertura global.

Por que os engenheiros escolhem uma calculadora de orçamento de links em vez de um software completo de simulação de RF

Ambientes comerciais de projeto de RF — Keysight ADS, Cadence AWR, Ansys HFSS — se destacam na simulação eletromagnética 3D e na análise de circuitos não lineares, mas um orçamento de links é basicamente álgebra em uma planilha. Cada dB é aditivo. O verdadeiro gargalo para as equipes que administram orçamentos de links é a velocidade de iteração: ajustar a distância, a frequência ou o ganho da antena e ver a margem ser atualizada imediatamente. Uma calculadora baseada em navegador com cenários compartilháveis por URL cobre 90% do trabalho de orçamento em menos de 10 segundos por iteração; as ferramentas comerciais são reservadas para os 10% que exigem co-simulação com modulação, codificação ou raytracing de propagação.

Quando usar essa calculadora versus um modelo de propagação completo

Essa ferramenta usa o modelo de espaço livre Friis (ITU-R P.525-4) mais termos de perda atmosférica/chuva/de apontamento fornecidos pelo usuário. É a escolha correta quando você precisa (a) uma verificação de integridade de primeira ordem antes do projeto detalhado, (b) comparação rápida entre bandas de frequência ou ganhos de antena, (c) estimativa de faixa de ordem de magnitude para implantações de IoT/LPWAN ou (d) ensinar a equação de Friis. Para perda de caminho em ambientes desordenados, coloque uma camada em Okumura-Hata (urbana de 150 MHz a 1,5 GHz), COST-231 Hata (1,5 a 2 GHz) ou ITU-R P.1411 (urbana de curto alcance) antes de confiar no número da margem.

Exemplo Resolvido

Exemplo resolvido 1 — link LoRa de 915 MHz, 10 km de zona rural

Problema: projete um link LoRa de 915 MHz para alcance de 10 km com 99% de disponibilidade em terrenos rurais.

Solução usando o modelo de espaço livre ITU-R P.525-4:

  1. Potência de transmissão: 20 dBm (100 mW, limite da Parte 15.247 da FCC)
  2. Antena de transmissão: 6 dBi omni (elevada na torre)
  3. Antena de recepção: 3 dBi (dispositivo portátil)
  4. Perdas de cabo: 2 dB no total (lado de transmissão LMR-400)
  5. Perda de caminho de espaço livre: FSPL = 20*log10 (10000) + 20*log10 (915e6) + 20*log10 (4*pi/3e8) = 111,7 dB
  6. Perdas adicionais: 6 dB de vegetação/difração (ITU-R P.833)
  7. Margem de desvanecimento: 10 dB (para 99% de disponibilidade por Okumura-Hata)
  8. P_Rx necessário: 20 + 6 + 3 - 2 - 111,7 - 6 - 10 = -100,7 dBm
  9. Sensibilidade LoRa em SF12/125kHz: -137 dBm (folha de dados do Semtech SX1276)
  10. Margem do link: -100,7 - (-137) = 36,3 dB — o link fecha com uma margem substancial

No SF7 (sensibilidade -123 dBm), a margem cai para 22,3 dB, mas a taxa de dados aumenta de 293 bps para 5,5 kbps.

Exemplo funcional 2 — CubeSat amador, downlink UHF de 437 MHz

Problema: 3U CubeSat a 500 km de altitude direciona pacotes AX.25 a 437 MHz para uma estação terrestre com um Yagi de 13 dBi.

Entradas:

  1. Potência de transmissão: 27 dBm (0,5 W, farol CubeSat típico)
  2. Antena da nave espacial: -3 dBi (padrão monopolo de 1/4 de onda, fora do eixo)
  3. Antena terrestre: 13 dBi (Yagi de 5 elementos)
  4. Perda de cabo no lado do solo: 2 dB (30 pés LMR-400 a 437 MHz)
  5. Alcance de inclinação a 10° de elevação: ~ 1.930 km (geometria a partir de 500 km de altitude)
  6. FSPL a 437 MHz, 1.930 km: 20* log10 (4* pi* 1,93e6/0,686) = 151,0 dB
  7. Perda de polarização: 3 dB (antena terrestre linear, espaçonave giratória)
  8. Cintilação ionosférica: 2 dB (baixa latitude, máximo solar)

Orçamento: 27 + (-3) + 13 - 2 - 151,0 - 3 - 2 = -121,0 dBm recebido.

Um rádio típico definido por software (RTL-SDR com LNA) tem sensibilidade de ~ -130 dBm em largura de banda de 10 kHz a 437 MHz. Margem do link = -121 - (-130) = 9 dB — marginal nas bordas de passagem LEO, forte próximo ao zênite.

Lição principal: o termo dominante é FSPL a 151 dB. Dobrar a potência de transmissão (3 dB) mal ajuda; mudar de monopolo para uma antena patch de 0 dBi (ganho de 3 dB) ajuda igualmente; uma antena terrestre melhor (20 dBi versus 13 dBi yagi) adiciona 7 dB diretamente à margem.

Exemplo resolvido 3 — transmissão GEO, downlink de banda Ku de 12 GHz

Problema: TV via satélite direta para casa é transmitida da órbita geoestacionária (35.786 km) para uma antena de consumo de 60 cm.

Entradas:

  1. EIRP de satélite: 52 dBW = 82 dBm (transponder de transmissão GEO Ku típico)
  2. Ganho de prato de consumo: ~ 35 dBi (60 cm a 12 GHz, eficiência de 60%)
  3. O valor do ruído LNB, 0,8 dB, se traduz no sistema G/T ≈ 13 dB/K — usamos o modelo de ganho efetivo aqui
  4. Alcance de inclinação a 30° de elevação: ~39.300 km
  5. FSPL a 12 GHz, 39.300 km: 20* log10 (4* pi* 3,93e7/0,025) = 205,9 dB
  6. Desvanecimento da chuva (ITU-R P.838-3, zona temperada, disponibilidade de 99,9%): 4 dB
  7. Absorção atmosférica (O2 + H2O ao nível do mar): 0,5 dB
  8. Perda de apontamento (desalinhamento do prato de consumo): 1 dB

Orçamento: 82 + 35 - 205,9 - 4 - 0,5 - 1 = -94,4 dBm recebidos.

Sensibilidade típica do receptor DVB-S2 para QPSK 3/4 a 27,5 mSym/s: ~-102 dBm. Margem do link = -94,4 - (-102) = 7,6 dB com disponibilidade de 99,9%.

Lição principal: na banda Ku e superior, o rain fade é o determinante do design. A mudança de disponibilidade de 99,9% para 99,99% (9 noves adicionais em caso de interrupção) normalmente custa de 5 a 8 dB a mais de margem de chuva — geralmente obtida usando codificação adaptativa (DVB-S2X) em vez de antenas maiores.

Dicas Práticas

  • ✓Design para margem mínima de link de 10-15 dB para redes sem fio fixas; 20-30 dB para sistemas móveis sujeitos a desvanecimento de vários caminhos; 30-40 dB para infraestrutura crítica (ITU-R P.530)
  • ✓Use modelos de propagação ITU-R apropriados ao ambiente: P.525 (espaço livre), P.1411 (urbano), P.833 (vegetação), P.676 (atmosférico), P.838 (atenuação da chuva)
  • ✓Valide as previsões de orçamento de links com testes de acionamento ou levantamento do local — a propagação real geralmente difere de 5 a 15 dB dos modelos devido ao terreno local e aos efeitos de construção
  • ✓Copie o URL do cenário (botão da barra de ferramentas) e cole-o nas notas de revisão do design — ele percorre todas as entradas para que os revisores executem exatamente o mesmo cálculo
  • ✓Para estudos comerciais iterativos, emparelhe esta calculadora com a calculadora Noise Figure Cascade para ver como o ganho de LNA frontal e o valor de ruído alteram o número de sensibilidade efetivo

Erros Comuns

  • ✗Usando a perda de caminho de espaço livre para links terrestres sem correções ambientais — adicione 10-30 dB para ambientes urbanos (ITU-R P.1411), 6-15 dB para suburbanos, 3-6 dB para áreas rurais com vegetação de acordo com a ITU-R P.833
  • ✗Negligenciando as perdas de cabos e conectores — um LMR-400 de 30 m operado a 2,4 GHz perde 3,5 dB; quatro conectores N adicionam 0,6 dB; um total de 4,1 dB geralmente omitido dos orçamentos de links
  • ✗Ganho de antena confuso com EIRP — potência de transmissão + ganho de antena = EIRP; limites regulatórios (FCC Parte 15) normalmente especificam EIRP, não transmitem potência apenas
  • ✗Ignorando a absorção atmosférica dependente da frequência — insignificante abaixo de 10 GHz, mas crítica a 60 GHz (15 dB/km) e 24 GHz (0,2 dB/km) de acordo com ITU-R P.676
  • ✗Usando a distância horizontal em linha reta para satélites ou links elevados — o alcance inclinado é importante. A 30° de altitude até um satélite LEO de 500 km, o alcance inclinado é de aproximadamente 900 km — quase o dobro da altitude. Subestimar a faixa de inclinação subestima o FSPL em 3—6 dB.
  • ✗Esquecendo a perda de polarização em plataformas móveis ou flutuantes — uma antena terrestre linear fixa recebida de uma espaçonave com orientação arbitrária perde até 3 dB em média, não zero

Perguntas Frequentes

dBm é potência referenciada a 1 miliwatt: P (dBm) = 10*log10 (P_mW). Valores comuns: 0 dBm = 1 mW, 10 dBm = 10 mW, 20 dBm = 100 mW, 30 dBm = 1 W. As sensibilidades do receptor são normalmente negativas: -100 dBm = 0,1 pW (WiFi), -130 dBm = 0,1 fW (GPS). A escala dBm permite vincular a aritmética do orçamento por meio de simples adição/subtração em vez de multiplicação/divisão dos níveis de potência.
A perda de caminho de espaço livre aumenta 20*log10 (f2/f1) dB quando a frequência aumenta de f1 para f2. A duplicação da frequência adiciona 6 dB de perda. A 1 km: 433 MHz = 92,5 dB FSPL; 915 MHz = 99,2 dB; 2,4 GHz = 107,6 dB; 5,8 GHz = 115,2 dB. Essa diferença de 22,7 dB entre 433 MHz e 5,8 GHz explica por que os protocolos de IoT sub-GHz (LoRa, Sigfox) alcançam um alcance muito maior do que o WiFi para a mesma potência de transmissão.
Esta calculadora fornece uma linha de base teórica de espaço livre de acordo com a ITU-R P.525. Para ambientes reais, adicione fatores de perda empíricos: escritório interno: +20 a +40 dB (paredes, pisos); exterior urbano: +20 a +30 dB (edifícios, veículos); suburbano: +10 a +20 dB; Aberto rural: +3 a +10 dB (vegetação, terreno). Para modelagem detalhada, use Okumura-Hata (urbano de 150 MHz-1,5 GHz), COST-231 (1,5-2 GHz) ou traçado de raios para layouts de edifícios específicos.
Depende da modulação e da largura de banda. WiFi (OFDM, 20 MHz BW): -65 dBm excelente, -75 dBm bom, -85 dBm marginal. LTE celular: -80 dBm excelente, -100 dBm utilizável. LoRa (SF12, 125 kHz): sensibilidade de -137 dBm. GPS: -130 dBm nominal. Bluetooth: -70 dBm excelente, -90 dBm utilizável. A diferença de mais de 60 dB entre a sensibilidade WiFi e LoRa explica a relação alcance/taxa de transferência - o LoRa atinge 15 km a 300 bps, enquanto o WiFi atinge 100 m a 100 Mbps.
O ganho da antena aumenta diretamente o orçamento do link: +3 dBi = duplica o alcance (para sensibilidade constante) porque a perda de caminho de 6 dB é igual a 2x a distância. Uma antena parabólica de 24 dBi fornece 24 dB a mais de orçamento de link do que uma omni de 0 dBi — equivalente a reduzir a perda de caminho de 1 km para 60 m ou aumentar a potência de transmissão em 250 vezes. Antenas de alto ganho trocam área de cobertura por alcance: uma antena parabólica de 24 dBi tem largura de feixe de 10 graus que exige alinhamento preciso.
Abordagem de orçamento de links: perda de caminho disponível = P_tx + G_tx + G_rx - sensibilidade a P - margem. Exemplo: transmissão de 20 dBm, antenas de 2 dBi em cada lado, sensibilidade de -137 dBm (SF12), margem de 20 dB = 20 + 2 + 2 - (-137) - 20 = 141 dB FSPL permitido. Resolva FSPL = 20*log10 (d) + 20*log10 (433e6) - 147,55 = 141 dB para d = 700 km teóricos. Mundo real com terreno: 10-30 km rurais, 2-5 km suburbanos, 0,5-2 km urbanos. A vantagem de sub-GHz: o mesmo cálculo em 2,4 GHz produz apenas 125 km teóricos devido ao FSPL 15 dB maior.
O ITU-R P.530-17 define os requisitos de margem de atenuação por disponibilidade: disponibilidade de 99,9%: margem de 15-20 dB; 99,99%: 25-30 dB; 99,999%: 35-40 dB. A margem é responsável pelo desvanecimento de vários caminhos, atenuação da chuva (significativa acima de 10 GHz), envelhecimento do equipamento e variações atmosféricas. Para um link de 10 km e 18 GHz em clima temperado: multicaminho de 15 dB + 8 dB de chuva (excedência de 0,01%) + 3 dB de equipamento = margem total de 26 dB para disponibilidade de 99,99%.
A altura da antena afeta a folga da zona de Fresnel, não diretamente a perda de espaço livre. Raio da primeira zona de Fresnel no meio do caminho: r1 = sqrt (lambda * d/4). Para link de 10 km a 5,8 GHz: r1 = sqrt (0,052 * 5000) = 16m. Se o terreno obstruir > 40% dessa zona, adicione 6+ dB de perda de difração. A altura determina se a zona de Fresnel está limpa — a folga insuficiente é a causa mais comum de falhas de link em sistemas ponto a ponto. Regra prática: a altura da antena deve fornecer uma folga r1 acima de quaisquer obstáculos no meio do caminho.
Margem do link = P_received - P_Sensibilidade (buffer de segurança total). A margem de atenuação é a parte reservada para eventos de atenuação do sinal. Exemplo: a margem de link de 30 dB pode alocar: margem de desvanecimento de 20 dB (multicaminho, chuva), margem de implementação de 5 dB (tolerância do componente, envelhecimento), margem de interferência de 5 dB. A margem de esmaecimento determina as estatísticas de disponibilidade — a margem de esmaecimento de 20 dB com desvanecimento Rayleigh produz aproximadamente 99,9% de disponibilidade de acordo com a ITU-R P.530. A subespecificação da margem de esmaecimento é a principal causa de falhas intermitentes de links.
Sim, todos os recursos desta página são gratuitos, executados no seu navegador e não requerem inscrição. Os cenários variam de ida e volta por meio de parâmetros de URL, então compartilhar um design com um colega é só copiar e colar. Existem níveis Pro e API para cenários salvos na nuvem, cálculos em lote via REST e simulações assíncronas avançadas (exportação de Monte Carlo, Touchstone), mas a matemática do orçamento de links em si é sempre gratuita.
Esta calculadora implementa o modelo de espaço livre Friis + ITU-R P.525 com termos de perda atmosférica/de chuva/pontuamento fornecidos pelo usuário — aproximadamente equivalentes à planilha de orçamento de primeira passagem de uma ferramenta comercial. Os pacotes comerciais incluem: geometria de satélite variável no tempo (AGI STK Cloud, até o pôr do sol em março de 2026), traçado de raios de propagação completo com bancos de dados de terreno, desempenho de modulação integrado (curvas BER versus Eb/No) e relatórios de conformidade regulatória. Para design e ensino iterativos, a abordagem baseada em navegador é mais rápida; para o planejamento de missões operacionais, as ferramentas comerciais pagam seu custo de licença. O rftools.io também fornece uma ferramenta assíncrona Satellite Link Budget (/tools/sat-link-budget) que adiciona órbitas predefinidas, exportação AMSAT CSV e modelos de chuva ITU-R P.618 para a lacuna entre as duas categorias.
Sim Cada calculadora tem uma exportação de cartão (PNG de 1200 x 630 compartilhável com o cenário incorporado) e exportadores de CSV/BOM. Para formatos compatíveis com o parâmetro S, use a ferramenta RF Cascade (/tools/rf-cascade), que aceita uploads e exportações do Touchstone .s2p combinados por estágio. SnP. Para pipelines Python ou MATLAB, a API Pro (/docs/api) exibe resultados JSON em vez de /api/py/v1/calculate — mesma matemática, automatizável.
O alcance máximo aqui pressupõe propagação em espaço livre — sem obstruções, sem multicaminho, sem interferência, sem intrusão na zona de Fresnel. Ambientes reais normalmente apresentam perda adicional de 10 a 30 dB em relação ao modelo, que reduz o alcance em 3 a 30 vezes, dependendo do terreno. Para estimativas de campo realistas, (a) adicione um termo de perda ambiental à “perda atmosférica” que corresponda ao seu cenário (consulte as perguntas frequentes sobre “espaço não livre” acima) ou (b) use um modelo de salto no solo de dois raios para ligações terrestres próximas ao solo.

Metodologia e referências

Referências

  • A Note on a Simple Transmission Formula — Harald T. Friis, Proc. IRE 34(5), pp. 254–256 (1946)
  • ITU-R P.525-4 — Calculation of free-space attenuation link
  • ITU-R P.618-13 — Rain and atmospheric attenuation for Earth-space links link
  • Microwave Engineering, 4th ed. — David M. Pozar (2011), Chapter 14 — Wireless Communication Systems

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