做射频系统时,很多人第一步就被链路预算绕晕了:发射机输出功率明明写着20dBm,接收端算出来却只有-80dBm,中间这100dB都去哪了?其实链路预算就是一笔加减法,关键是把每个环节的增益和损耗都换算成dB,再按顺序加起来。

先说两个最容易混淆的概念:发射功率和EIRP。发射机输出功率是功放口的功率,而EIRP是等效全向辐射功率,等于发射功率加上发射天线增益,再减去馈线损耗。也就是说,一根增益9dBi的天线,能让等效辐射功率比功放输出高出9dB,但这不是凭空多出来的能量,而是天线把能量集中到某个方向的结果。换方向看,偏离主瓣的地方反而更弱,这就是方向性的代价。

接下来是空间传播损耗,也就是自由空间路径损耗。它和距离、频率都有关:距离翻倍,损耗增加约6dB;频率翻倍,损耗同样增加约6dB。所以同样是1公里,5.8GHz链路的空间损耗会比2.4GHz高出约7到8dB。工程上常用自由空间损耗公式估算,但要注意它假设的是视距、无遮挡、无多径的理想情况,实际室内、城区环境还要再留出阴影衰落和多径余量,通常要多留10到20dB。

接收端同样要算一笔账:接收天线增益加上去,再减去馈线损耗、连接器损耗,才是真正送到接收机输入端的功率。最后拿这个功率和接收灵敏度比较,差值就是链路余量。余量一般建议至少留10dB以上,用来扛天气、安装偏差、天线对准误差和器件老化。余量算出来只有两三dB的链路,看起来能通,实际一刮风下雨就断。

实测经验上,有三处最容易算错。第一是天线增益的单位,dBi和dBd差2.15dB,混用直接让预算偏掉2dB多;第二是馈线损耗,高频下同轴线每米损耗不容忽视,几米线缆吃掉几个dB很常见;第三是把接收灵敏度当成固定值,实际上灵敏度随速率、带宽和调制方式变化,速率越高,所需信噪比越高,灵敏度越差。

所以做链路预算时,建议按发射功率、馈线损耗、发射天线增益、空间损耗、接收天线增益、接收馈线损耗、接收灵敏度的顺序列一张表,逐项填数、逐项核对单位。表算清楚了,选功放、选天线、定安装距离才有依据,而不是凭感觉拍板。大家在实际项目里,有没有遇到过预算算出来够、实测却不够的情况?欢迎分享当时是哪一项出了偏差。