无线电数学

工业无线教程:了解如何确定链路预算，即通过可靠的无线电链路有效传输数据需要多少功率。参见分贝(dBm)和毫瓦(mW)转换表。

通过丹尼尔·e·卡帕诺 2014年8月25日

为了正确地设计WLAN，必须清楚地了解系统组件的增益和损耗，包括介质中的损耗。为了确定“链路预算”或需要多少功率才能在可靠的无线电链路上有效地传输数据，必须计算实际传输的功率以及所有的损失和收益。许多实现都是凭直觉完成的，但这种方法通常会导致不必要的设备或故障排除方面的额外成本。花少量时间确定实际需求将节省资金和大量时间进行故障排除。

我们已经讨论了用于测量Wi-Fi系统中实际功率和相对功率的各种单位的含义。[射频(RF)功率以毫瓦(mW)或以分贝(dB)为对数刻度，或以1 mW功率(dBm)为分贝来测量。现在我们将使用这些值来进行所需的计算和转换。以下是一些需要牢记的经验法则:

10秒和3秒法则:

每损失或增加10 dBm，以mW为单位的功率除以10
每损失或增加3 dBm，以mW为单位的功率除以或乘以2。

天线输出示例

例如，发射机的输出为10 dBm，传输线路的损耗为3 dBm，馈送天线的增益为9 dBm。天线输出是多少mW?

记住，0 dBm相当于1mW，发射器输出转换为10mw (10 x 1mW)。3 dBm的线路损耗相当于输入功率减半:10mw /2 = 5mw。最后，9 dBm的天线增益是该值的三倍，即5 × 2 = 10 × 2 = 20 × 2 = 40 mW。

另一种方法是简单地将增益和损失相加:10 dBm - 3 dBm + 9 dBm = 16 dBm总输出(不包括增益)。16dbm = 1mW × 10 = 10mW × 2 = 20mw × 2 = 40mw。(小标题)

链路预算计算

为了确定链路预算，首先确定dBm中接收机的灵敏度。为了获得可靠的接收，我们假设-80 dBm(。00000001兆瓦), though sensitivity will range from -70 to -90 dBm. Using an EIRP of 10 dBm (10mW), assume the antennas are 100 ft apart and the receiving antenna has a gain of 3 dB. Radio signals attenuate according to the inverse square rule, and are calculated as Free Space Path Loss (FSPL); as the distance from the antenna doubles, the strength of the signal quarters. A quick way to calculate the loss is to use the "6 dB rule": doubling the distance results in an approximate loss of 6 dB.

使用上面的数字，并计算出69.32 dB的FSPL，这个简单链路的计算结果是:10 dBm - 69.32 dB + 3 dB = -56.32 dBm接收信号强度。该信号将提供可靠的链路，并在可接受的24分贝的衰减范围内。增加发射机的输出功率将允许接收更多的信号，并增加链路的“衰落余量”，这表明链路变得不可用的绝对最低水平之上的余量;典型的衰减余量为20-25分贝。

下面的图表是一个方便的参考信号电平:

dBm和mW转换表

dBm	兆瓦	功率级
+ 90	1000000000	1兆瓦
+ 80	100000000	100千瓦
+ 70	10000000	10千瓦
+ 60	1000000	1千瓦
+ 50	100000	100 w
+ 40	10000	10 w
+ 30	1000	1 w
+ 20	One hundred.	.1W
+ 10	10	.01W
0	1	.001W 1兆瓦
－10	1。	.1mW
-20年	. 01	.01mW
-30年	措施	.001mW
-40年	。	.0001mW	非常强的信号
-50年	.00001	.00001mW
-60年	.000001	.000001mW	良好的信号
-70年	.0000001	.0000001mW
-80年	.00000001	.00000001mW
-90年	.000000001	.000000001mW	典型噪声地板