Kysymys:
Mikä on linkkibudjetti ja miten voin tehdä sellaisen?
a CVn
2013-10-26 02:43:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mikä on radiolinkkibudjetti, kuten kysymyksen otsikossa sanotaan? Mistä se on hyödyllistä ja miten voin tehdä sellaisen?

Neljä vastused:
#1
+32
a CVn
2013-10-26 02:43:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Linkkibudjetti on yhteenveto viestintälinkistä, jossa yritetään ottaa huomioon kaikki tekijät, jotka vaikuttavat vastaanotetun signaalin voimakkuuteen. Sitä käytetään usein määrittämään lähettimessä vaadittavan lähtötehon vähimmäismäärä tietylle signaalin voimakkuudelle vastaanottimessa, ja siinä otetaan huomioon teholähtö, antennivahvistukset, etenemishäviöt, hyväksyttävä signaalin häipyminen ja muut tekijät (esimerkiksi pitkät kaapelijohdot, kaapelivaimennus voi olla tekijä, ja mikroaaltotaajuuksilla ilmakehän kaasujen absorboitumisesta johtuvista häviöistä tulee merkittävä tekijä maadoitettuihin linkkeihin).

Tarvitaan muutama alkuarvo. linkkibudjetti. Esteettömälle näköyhteydelle, joka on ensisijainen etenemismoodi VHF: llä ja sitä ylöspäin, etenemishäviöt voidaan arvioida kaavalla

$$ L_ {p} = -22 - 20 \ log {\ frac { r} {λ}} $$

Missä r on kuljettu matka ja λ on toimintataajuuden aallonpituus. Kun molemmat käyttävät samoja yksiköitä (esimerkiksi mittareita), Lp ilmestyy desibeleinä ja ilmaisee etenemisvaimennuksen (häviön) kahden isotrooppisen antennin välillä. Esimerkiksi etenemishäviö 100 metrin etäisyydellä taajuudella 450 MHz on noin 65,5 dB. Huomaa, että ratkaiseva tekijä on tosiasiallisesti kahden antennin välinen etäisyys aallonpituuksina, joten häviö kasvaa 6 dB: llä jokaista fyysisen etäisyyden tai taajuuden kaksinkertaistamista (aallonpituuden puolittaminen).

Mikään antenni ei ole täysin isotrooppinen, ja tavallisen dipolin vahvistus on noin 2,15 dBi (dB yli isotrooppisen) antennin leveydeltä. Suunta-antennien vahvistus on yleensä määritetty joko dBi tai dBd (dB yli dipolin, mikä on dBi - 2,15 dB, joten 3 dBd = 5,15 dBi).

Laskujen helpottamiseksi muunna lähettimen teho dBm: ksi. DB: n käyttäminen koko ajan muuttaa moninkertaistamisen ja jakamisen yhteenlaskuun ja vähennykseen, mikä yksinkertaistaa huomattavasti laskutoimituksia. Esimerkiksi 100 W: n lähetin antaa +50 dBm ja 5 W: n lähetin +37 dBm.

Linkkibudjetin asettamiseksi lisää ainakin lähettimen lähtöteho, lähetin antennivahvistus haluttuun suuntaan, etenemishäviö ja vastaanottimen antennivahvistus haluttuun suuntaan. Laskelmilla dB suhteessa johonkin tunnettuun referenssiin (yleensä dBm tai dBW) tämä laskee yhteen ja vähennetään.

Hyvin yksinkertaisena esimerkkinä: 100 W: n lähettimelle, jonka molemmissa päissä on dipoleja leveästi toistensa vieressä (+2,15 dBi × 2) esteettömän 20 km: n polun yli käyttäen taajuutta 150 MHz (2,00 metrin aallonpituus), saamme:

  +50 dBm lähtöteho + 2,15 dBi lähettimen antennivahvistus -102 dB etenemisvaimennus, 20 km 150 MHz: ssä + 2,15 dBi vastaanottimen antennivahvistus == ========= -47,7 dBm signaalin voimakkuus vastaanottimessa  

Jos vastaanottimessa käytettävä pienin mahdollinen signaali käytetylle moduloinnille ja kaistanleveydelle, taki ng luonnollisen ja vastaanottimen melun huomioon ottamiseksi on -90 dBm, mikä antaa meille noin 42 dB: n marginaalin, mikä on valtava. Tämä tarkoittaa tietysti sitä, että teoriassa voimme pienentää lähtötehoa vastaavalla määrällä ylläpitämällä tiedonsiirtoa vain +8 dBm: n lähdöllä, kuten alla on esitetty:

  +8 dBm lähtöteho + 2,15 dBi lähettimen antennivahvistus -102 dB etenemishäviö, 20 km 150 MHz: ssä + 2,15 dBi -vastaanottimen antennivahvistus =========== -89,7 dBm signaalin voimakkuus vastaanottimessa  

Yllä oleva linkkibudjetti ei tosin anna meille marginaalia kaikilla tarkoituksilla: kaiken yhteyden on toimittava ehdottoman täydellisesti, jotta yhteydenpitoa tällä reitillä voidaan käyttää tällä laitteella ja lähetystavalla. Jotta saisimme 10 dB: n marginaalin esimerkiksi häipymiseen, meidän on käytettävä +18 dBm (hieman alle 100 mW = +20 dBm) teholähtöä, mikä on triviaalisesti saavutettavissa käytännössä minkä tahansa kämmenlaitteen kanssa radio.

HF-linkin tai estetyn VHF-linkin linkkibudjetti on paljon monimutkaisempi, koska etenemishäviöitä on vaikeampaa laskea kuin puhtaalla näköyhteydellä, mutta yleinen periaate pysyy täsmälleen samana. Näköyhteyslinkin täydellinen linkkibudjetti sisältää ainakin seuraavat tekijät:

  • + lähettimen lähtöteho
  • - vaimennus lähettimen antennikaapeloinnissa, mukaan lukien mikä tahansa impedanssin sovitusverkko
  • + Lähettimen antennivahvistus vastaanottimen suuntaan
  • - Leviämishäviö vapaassa tilassa
  • - Vaimennus, joka johtuu absorptiosta ilmakehän kaasuissa
  • - Sateen aiheuttaman vaimennuksen marginaali
  • - Vaimennuksen marginaali puiden folioissa
  • - Seinien heijastusten jne. aiheuttaman vaimennuksen marginaali
  • - Signaalin häipymisen marginaali
  • + Vastaanottimen antennivahvistus lähettimen suuntaan
  • - Vaimennus vastaanottimen antennikaapeloinnissa, mukaan lukien mahdollinen impedanssin sovitusverkko
  • = Signaalin voimakkuus vastaanottimen tuloliittimissä verrattaessa vähimmäissignaalin voimakkuuteen

On tärkeää huomata, että useat näistä tekijöistä (etenemishäviö, ilmakehän absorptio, foliointi) ja niin edelleen) ovat suuresti riippuvaisia ​​toimintataajuudesta. Tämä tarkoittaa, että yhden taajuuden linkkibudjettia ei todennäköisesti käytetä toisella taajuudella, vaikka mikään muu ei muutu.

#2
+13
Phil Karn
2015-07-14 04:48:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Se on melko hyvä vastaus, mutta voin lisätä lisätietoja.

Tarkka polun menetyskaava on $ $ 20 \ kertaa \ log_ {10} \ left ( 4 kertaa \ pi \ kertaa \ frac {d} {\ lambda {}} \ oikea) $$ $ 20 \ kertaa \ log_ {10} \ vasen (4 \ kertaa \ pi {} \ oikea) \ noin 21,98 $, ja tästä tulee '22'.

Jos vastaanottimesi tekniset tiedot antavat pienimmän signaalin voimakkuuden, yllä oleva analyysi on melkein kaikki mitä tarvitset. Mutta yleisemmässä linkkibudjetissa joudut laskemaan vaaditun vastaanottotehon itse datanopeudesta, modulaatiotyypistä ja koodauksesta sekä vastaanotinjärjestelmän melulämpötilasta.

Tehokkain modulaatio / koodaus käytössä oleva menetelmä on nopeuden 1/6 turbokoodaus BPSK: n kautta (binaarinen vaihesiirtoavain). Tämä on erittäin suosittu syvän avaruuden signaali; sitä käyttävät esimerkiksi New Horizons Plutossa. Tämä signaali vaatii vähintään $ E_b / N_0 $: n, joka on noin 0 dB.

Mikä on $ E_b / N_0 $? Se on vastaanotettu bittienergia jaettuna vastaanotetun kohinatehon spektritiheydellä watteina / Hz. Tässä on myös energiayksiköitä, joten suhde on dimensioton. Se ilmaistaan ​​yleensä desibeleinä. Kuuluisa Shannon-raja-arvo kertoo, että on mahdotonta saada järjestelmä toimimaan virheettömästi $ E_b / N_0 $: lla alle -1,6 dB, vaikka voit käyttää ääretöntä kaistanleveyttä. Joten voit nähdä, että olemme melko lähellä teoreettista rajaa.

Lisää sitten datanopeus, joka ilmaistaan ​​myös desibeleinä (suhteessa 1 bps). Esimerkiksi 1000 b / s olisi 30 dB (bps), joten New Horizons -signaalisi vaatii $ P / N_0 $ vähintään 0 + 30 = +30 dB, missä P vastaanottaa tehoa.

Siitä jää meille vain $ N_0 $. Avaruusviestinnässä kohina ilmaistaan ​​yleensä lämpötilana T, koska kaikki absoluuttisen nollan yläpuolella tuottaa lämpöääntä. NASAn syvän avaruusverkon kohteiden ison 70 metrin astian melulämpötila on 17,5 kelviniä (etsin sitä). N0: n saamiseksi kerrotaan T Boltzmannin vakiolla 1,38e-23 J / K tai -228,6 dBW / Hz-K. Joten 17,5 kt on $ N_0 $ -216,2 dBW / Hz (tai dBJ, samat yksiköt).

Nyt sinulla on mitä tarvitset laskeaksesi P: n, vaaditun vastaanottotehon. Se on yksinkertaisesti -216,2 dBW / Hz + 30 dB-Hz = -186,2 dBW tai -156,2 dBm. Se ei ole paljon, mutta sitä on silti vaikea tuottaa koko Plutosta!

Ensimmäinen syy K9a ??
Jep, se olen minä.
#3
+1
Edwin van Mierlo
2018-11-15 19:15:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Anna minun poistaa myöhempi kysymys otsikosta.

miten voin tehdä sellaisen?

Käyttämällä työkalua, kuten

Tämä on ilmainen työkalu, ja se toimii Amatööriradiotaajuuksilla.

Kun olet aloittanut "Linkin" näyttämisen, teet seuraavat

  • Käytä "Uusi sivusto" päävalikossa määrittääksesi sekä TX-lähetyksen sijainnin että RX-sijainnin
  • Käytä uutta linkkiä päävalikossa valitsemalla Uusi linkki.

Tämä antaa sinulle mukavan graafisen esityksen linkistäsi ja liitetiedoista, joita käytettiin sen laskemiseen.

YMMV.

#4
  0
Richard Fry
2018-11-15 18:40:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Käytännöllinen ratkaisu maanpäällisen radiolinkin suorituskyvyn tutkimiseen ei vaadi hyvin pienten osallistujien huomioon ottamista.

Linkin suorituskyky, jossa otetaan huomioon tärkeimmät tekijät, kuten taajuus, säteilyteho, Vastaanota järjestelmän herkkyys, vapaan tilan LOS-polun menetys, suoran polun ja Fresnel-vyöhykkeen esteiden / heijastusten aiheuttamat lisähäviöt jne. voidaan laskea hyödyllisesti sallimalla riittävä "haalistumavaruus" ajallisen polun menetysvaihtelujen huomioon ottamiseksi.

Alla on yksi esimerkki ohjelmistoista, jotka käyttävät tätä lähestymistapaa arvioidakseen FM-lähetysaseman odotettua suorituskykyä siellä esitetyissä olosuhteissa. Analyysi sisältää maaston korkeuksien vaikutukset lähetys- ja vastaanottoantennien välisen suuren ympyräradan varrella.

Huomaa, että huolimatta LOS-polun ja Fresnel-vyöhykkeiden merkittävästä esteestä, tälle sovellukselle laskettu häipymismarginaali ylittää 20 dB - mikä antaisi erittäin korkean linkin luotettavuuden.

Longley-Rice Path Analysis.



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...