对于一个微波传输链路,怎样计算(估算)它的链路储备余量?或怎样选取天线大小才能保证一定的链路储备余量?下面就以一个例子介绍微波传输链路的预算。
1. 自由空间传输损耗
电磁波在自由空间(无阻挡、无障碍)中的传输损耗为:
Ls(dB)=92.4+20lgF+20lgD
其中:
F:发射频率,单位为GHz
D:传输距离,单位为公里(km)
例如:5.8GHz频率的信号传输20公里的损耗为:
Ls=92.4+15.3+26=133.7dB
2. 系统增益
设备的系统增益为:
Gs=Pt-Pro
其中:
Pt为设备射频输出功率
Pro为系统接收灵敏度
例如,对于MSR-1010扩频微波设备,Pt=23dBm,Pro=-89dBm
那么,该设备的系统增益为:
Gs=112dB
3. 链路总增益
Gl=Gs+Gt+Gr
其中:
Gt为发射端的天线增益(dB)
Gr为接收端的天线增益(dB),一般来说,发射天线和接收天线采用相同的天线口径,即Gt=Gr
例如,收发两端都用0.6米口径的天线,其增益为Gt=Gr=28.5dB,那么链路增益为,
Gl=112+28.5+28.5=169dB
4. 链路总损耗
Lt=Ls + Lft + Lfr
其中:
Lft为发射端ODU和天线之间的电缆损耗
Lfr为接收端ODU和天线之间的电缆损耗
例如,对于MSR-1010设备,ODU与天线之间的馈线长度为1.5-2.0米,在5.8GHz频率,其损耗为0.5dB。那么,链路总损耗为:
Lt=133.7+0.5+0.5=134.7dB
5. 链路储备余量
微波链路的储备余量为:
Margin=Gl – Lt
例如,对于上述微波链路,其链路储备余量为:
Margin=169-134.7=34.3dB
反之,如果确定了链路的储备余量,可以反推出所需要的天线口径。在所用设备、通信距离和工作频率确定以后,天线口径和链路的储备余量之间是可以推算出来的,即天线增益的提高量(收发天线合计)就转化为链路储备余量的增加量。
图1给出了微波链路增益损耗计算模型,图中各个环节的增益(损耗)定义见上文。根据该模型,无线通信工程师可以很容易计算出某具体微波链路的功率预算。
6. 链路预算中常用参数一览表
(1) MegaLink系列扩频微波传输设备系统增益一览表(Pt=23dBm)
序号 |
产品型号 |
系统增益(dB) |
备注 |
1 |
MSR-1010 |
111 |
1E1 |
2 |
MSR-1020 |
109 |
4E1 |
3 |
MSR-1021 |
109 |
4E1/LAN |
4 |
MSR-1030 |
105 |
8E1 |
5 |
MSR-1031 |
105 |
4E1+LAN |
(2)常用天线增益一览表
5.8GHz频段天线主要技术指标
序号 |
天线口径(米) |
增益(dB) |
半功率角(o) |
1 |
0.30
|
|
|
2 |
0.60 |
28.5 |
|
3 |
0.90 |
32.0 |
|
4 |
1.20 |
34.5 |
|
7/8GHz频段天线主要技术指标
序号 |
天线口径(米) |
增益(dB) |
半功率角(o) |
1 |
0.60
|
30.4 |
4.8 |
2 |
0.75 |
32.9 |
3.5 |
3 |
1. 20 |
36.6 |
2.4 |
4 |
1. 80 |
40.6 |
1.6 |
13GHz频段天线主要技术指标
序号 |
天线口径(米) |
增益(dB) |
半功率角(o) |
1 |
0.30 |
30.8 |
4.4 |
2 |
0.60 |
35.3 |
2.8 |
3 |
0.75 |
37.9 |
2.1 |
4 |
1.20 |
41.4 |
1.3 |
5 |
1.80 |
45.0 |
0.9 |
15GHz频段天线主要技术指标
序号 |
天线口径(米) |
增益(dB) |
半功率角(o) |
1 |
0.30 |
31.1 |
4.5 |
2 |
0.60 |
36.5 |
2.4 |
3 |
0.75 |
39.1 |
1.8 |
4 |
1.20 |
42.5 |
1.2 |
5 |
1.80 |
46.0 |
0.8
|
18GHz频段天线主要技术指标
序号 |
天线口径(米) |
增益(dB) |
半功率角(o) |
1 |
0.30 |
33.1 |
3.6 |
2 |
0.60 |
38.7 |
1.9 |
3 |
0.75 |
41.2 |
1.5 |
4 |
1.20 |
44.6 |
0.9 |
5 |
1.80 |
48.0 |
0.7 |
(3)各频段信号的自由空间损耗Ls(dB)速查表
距离D(km) |
2.5 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
5.8GHz |
115.7 |
121.7 |
127.7 |
131.2 |
133.7 |
135.7 |
137.2 |
7/8GHz |
118.5 |
124.5 |
130.5 |
134.0 |
136.5 |
138.5 |
140.0 |
13GHz |
122.7 |
128.7 |
134.7 |
138.2 |
140.7 |
142.7 |
144.2 |
15GHz |
124.0 |
130.0 |
136.0 |
140.0 |
142.0 |
144.0 |
145.5 |
18GHz |
125.5 |
131.5 |
137.5 |
141.0 |
143.5 |
145.5 |
147.0 |