Žinių bazė · RD inžinerija

RD ryšio biudžeto skaičiuoklė

Įveskite žemiau savo radijo ir antenos parametrus, kad pamatytumėte priimamo signalo stiprį, ryšio atsargą ir maksimalų nuotolį — atnaujinama gyvai, tiesiai naršyklėje.

↓ Arba skaitykite išsamų inžinerinį vadovą žemiau
Siųstuvas
Trasa

„Kiti nuostoliai“ apima poliarizacijos nesuderinamumą, lietų, augaliją ar bet kokią bendrą saugos atsargą, kurią norite įtraukti į trasą.

Imtuvas
Skaičiuojama…
RX galia (dBm)
Ryšio atsarga (dB)
Siuntimo galia (perskaičiuota)
EIRP
Laisvosios erdvės nuostoliai
Trasos + kiti nuostoliai
Bangos ilgis
Maksimalus nuotolis prie tikslinės atsargos
RD pagrindai

Kas yra ryšio biudžetas?

Ryšio biudžetas yra visų stiprėjimų ir nuostolių, kuriuos radijo signalas patiria kelyje nuo siųstuvo iki imtuvo, apskaita. Tai vienintelis skaičiavimas, kuris dar prieš įjungiant radiją pasako, ar ryšys užsimegs tam tikru atstumu — ir kokia atsarga.

Praktiškai ryšio biudžetas atsako į vieną klausimą: ar imtuvą pasiekiantis signalas yra stipresnis už imtuvo triukšmo lygį pakankama atsarga? Kiekvienas žemiau esantis kintamasis — siuntimo galia, kabelio nuostolis, antenos stiprinimas, trasos nuostolis, imtuvo jautrumas — egzistuoja tam, kad tiksliau atsakytų į šį klausimą.

Siuntimo galia ir EIRP

Į siunčiančiąją anteną paduodama galia, padidinta tos antenos stiprinimu. Efektyvioji izotropinė spinduliuojama galia (EIRP) yra tai, ką imtuvas realiai „mato“ išeinant iš siuntimo taško nukreipta kryptimi.

Laisvosios erdvės nuostoliai

Neišvengiamas RD energijos sklidimas per atstumą, bangos frontui plečiantis į išorę. Tai dominuojantis nuostolių dydis beveik kiekviename tolimojo nuotolio ryšyje, ir jis auga tiek dėl atstumo, tiek dėl dažnio.

Antenos stiprinimas

Kryptinė antena nekuria energijos — ji ją sutelkia į siauresnį spindulį. Didesnis stiprinimas (dBi) reiškia daugiau signalo ašyje, tačiau tai kainuoja siauresnį spindulio plotį, reikalaujantį tikslesnio nukreipimo ar sekimo.

Imtuvo jautrumas ir atsarga

Jautrumas yra silpniausias signalas, kurį imtuvas dar gali patikimai iškoduoti. Atsarga — tai papildomas rezervas dB virš šios ribos, skirtas kompensuoti daugiakelio blukimą, orų sąlygas ir antenų nesulygiavimą.

Matematika

Ryšio biudžeto lygtis

Kiekvienas profesionalus ryšio biudžetas suvedamas į vieną balansą: ką siunčiate, atėmus tai, ką prarandate, pridėjus tai, ką prideda jūsų anteros. Žemiau pateikta tiksli forma, kurią naudoja skaičiuoklė.

01 — Priimamo signalo lygis
PRX = EIRP − FSPL − Lmisc + GRX − LRX cable

Kur EIRP = PTX − LTX kabelis + GTX. Kiekvienas dydis pateiktas decibelais, todėl visa lygtis yra paprastas sudėjimas ir atimtis — daugybos nereikia.

02 — Laisvosios erdvės nuostoliai (FSPL)
FSPL(dB) = 20·log₁₀(dkm) + 20·log₁₀(fMHz) + 32.44

Tai standartinė forma, kai atstumas nurodytas kilometrais, o dažnis — megahercais. Atstumui padvigubėjus, nuostoliai padidėja 6 dB; dažniui padvigubėjus — dar 6 dB.

03 — Ryšio atsarga
Margin(dB) = PRX − SRX

SRX yra imtuvo jautrumas dBm. Teigiama atsarga reiškia, kad ryšys užsimezga; kiek ši atsarga viršija jūsų tikslinę atsargą, parodo, koks patikimas bus ryšys.

Kintamųjų sąrašas
PTXSiuntimo galia, paduodama į radijo RD išėjimą, dBm.
LTX kabelisNuostolis siuntimo koaksialiniame kabelyje, jungtyse ir filtruose, dB.
GTXSiuntimo antenos stiprinimas imtuvo kryptimi, dBi.
EIRPEfektyvioji izotropinė spinduliuojama galia — galia, kurios reikėtų izotropinei antenai, kad atitiktų jūsų kryptinį signalą, dBm.
FSPLLaisvosios erdvės nuostoliai ryšio atstumu darbiniame dažnyje, dB.
LkitiPapildomi nuostoliai: poliarizacijos nesuderinamumas, lietus, augalija ar bendra saugos atsarga, dB.
GRXImtuvo antenos stiprinimas, dBi.
LRX kabelisNuostolis imtuvo koaksialiniame kabelyje ir jungtyse, dB.
PRXSignalo galia, realiai pasiekianti imtuvo įėjimą, dBm.
SRXImtuvo jautrumas — silpniausias signalas, kurį jis gali patikimai iškoduoti, dBm.
Praktiniai patarimai

Kaip pagerinti ryšio biudžetą

Kai skaičiuoklė rodo neigiamą ar ribinį rezultatą, tai svertai, labiausiai keičiantys skaičių — apytiksliai pagal poveikį.

Pirmiausia didinkite antenos stiprinimą

Stiprinimas pridedamas abiejuose ryšio galuose ir nekainuoja nei siuntimo galios, nei baterijos veikimo laiko. Perėjimas nuo 8 dBi plokštelinės antenos prie 14 dBi EGLE-16C-1R, ar net iki 19 dBi EGLE-64C-R, dažniausiai yra vienintelis didžiausias ir pigiausias galimas patobulinimas.

Trumpinkite ir gerinkite kabelių trasas

Kiekvienas papildomas dB, prarastas koaksialiniame kabelyje ir jungtyse, tiesiogiai atimamas iš jūsų atsargos. Laikykite RD kabelių trasas trumpas, naudokite mažų nuostolių koaksialinį kabelį ir sumažinkite jungčių porų skaičių tarp radijo ir antenos maitinimo taško.

Patikrinkite tiesioginį matomumą ir Frenelio zoną

Laisvosios erdvės nuostoliai daro prielaidą apie švarų tiesioginį matomumą. Reljefas, augalija ar statiniai, įsiterpiantys į pirmąją Frenelio zoną, prideda nuostolių, kurių lygtis neįvertina — montuokite antenas kuo aukščiau ir tikrinkite trasos profilį ilgiems ryšiams.

Naudokite suderintą apskritąją poliarizaciją

Nesuderinta poliarizacija (linijinė su apskritąja arba priešingos apskritosios kryptys) gali kainuoti 20 dB ar daugiau. Suderinkite RHCP su RHCP visame ryšyje, o jei reikia dalintis dažniu tarp dviejų greta esančių ryšių, vietoje to suporuokite RHCP anteną su LHCP atitikmeniu natūraliai izoliacijai.

Tik tada didinkite siuntimo galią

Siuntimo galios padvigubinimas suteikia tik 3 dB, yra ribojamas reguliavimo bei baterijos resurso ir sutrumpina skrydžio laiką orlaivio sistemose. Tai mažesnis ir brangesnis svertas nei stiprinimas, todėl naudokite jį paskiausiai — ir prieš didindami patikrinkite vietinius RD galios reikalavimus.

Palaikykite realistišką atsargą

Ryšys, kuris popieriuje vos užsimezga, realybėje nutrūks. Projektuokite siekdami 10–20 dB atsargos virš jautrumo, kad daugiakelis blukimas, temperatūros dreifas ir netikslus nukreipimas neįveiktų apskaičiuotos sėkmės realybėje.

Dažniausiai užduodami klausimai

Ryšio biudžeto DUK

Trumpi, tiesūs atsakymai į dažniausiai kylančius klausimus planuojant RD ryšį.

Kas yra ryšio biudžetas radijo ryšyje?
Ryšio biudžetas yra visų stiprėjimų ir nuostolių, kuriuos radijo signalas patiria tarp siųstuvo ir imtuvo, apskaita — siuntimo galia, kabelio bei jungčių nuostoliai, antenų stiprinimas, laisvosios erdvės nuostoliai ir kiti slopinimai — naudojama numatyti imtuvą pasiekiančio signalo lygį ir ar jis viršija imtuvo jautrumą saugia atsarga.
Kokia gera ryšio atsarga patikimam FPV ar dronų ryšiui?
10–20 dB atsarga virš imtuvo jautrumo yra įprastas tikslas tiesioginio matomumo FPV ir dronų ryšiams, suteikiantis rezervą daugiakelio blukimo, antenų nesulygiavimo, temperatūros dreifo ir nedidelių kliūčių atvejais. Saugai kritiniai ar tolimojo nuotolio ryšiai dažnai projektuojami siekiant didesnės tos ribos.
Kaip antenos stiprinimas veikia maksimalų nuotolį?
Kadangi laisvosios erdvės nuostoliai auga proporcingai atstumo kvadratui, kiekvienas papildomas 6 dB bendro antenų stiprinimo maždaug padvigubina pasiekiamą nuotolį esant tai pačiai siuntimo galiai ir imtuvo jautrumui. Perėjimas nuo 14 dBi antenos prie 19 dBi antenos prideda 5 dB stiprinimo, padidinant nuotolį apie 1,9 karto kitomis identiškomis sąlygomis.
Kas yra laisvosios erdvės nuostoliai ir kodėl jie auga didėjant dažniui?
Laisvosios erdvės nuostoliai yra signalo silpimas, atsirandantis vien dėl to, kad energija sklinda plintančiu sferiniu bangos frontu, nedalyvaujant jokioms kliūtims. Esant fiksuotam atstumui, aukštesni dažniai turi trumpesnius bangos ilgius ir mažesnę efektyvią imtuvo apertūrą esant tam pačiam antenos stiprinimui, todėl laisvosios erdvės nuostoliai padidėja 6 dB kaskart padvigubėjus dažniui.
Ar oro sąlygos veikia 5,8 GHz ryšį?
5,8 GHz dažnyje lietaus ir atmosferos slopinimas yra nedidelis, palyginti su virš 10 GHz veikiančiais mikrobangų ryšiais, tačiau stiprus lietus, rūkas ir augalija vis tiek gali pridėti kelis dB nuostolių. Dauguma FPV ir dronų ryšio biudžetų tai įvertina bendra atsarga, o ne atskiru lietaus slopinimo skaičiavimu.
Kokio nuotolio tikėtis iš 14 dBi ir 19 dBi antenos?
Tikslus nuotolis priklauso nuo siuntimo galios, kabelio nuostolių, dažnio ir imtuvo jautrumo, todėl naudojamas ryšio biudžeto skaičiavimas, o ne fiksuotas skaičius. Kaip atskaitos taškas, 5 dB stiprinimo skirtumas tarp 14 dBi EGLE-16C-1R ir 19 dBi EGLE-64C-R atitinka maždaug 1,9× didesnį nuotolį esant identiškoms ryšio sąlygoms — tiksliam skaičiui naudokite aukščiau esančią skaičiuoklę su savo radijo duomenimis.
Reikia pagalbos
užmegzti ryšį?

Jei skaičiuoklė rodo, kad jūsų ryšys ribinis, greičiausias sprendimas dažniausiai yra didesnis antenos stiprinimas. Kiekviena EGLE antena suprojektuota ir išmatuota Lietuvoje — papasakokite mums savo atstumą, dažnį ir radiją, ir padėsime išsirinkti tinkamą modelį.

↑ Grįžti į skaičiuoklę