信号減衰計算機

無線、音、光の伝送について、距離による経路損失、媒質の減衰、残る信号強度を計算します。

信号減衰の入力条件
二つの距離間の対数的な拡散損失をモデル化し、必要に応じて線形の媒質損失を加えます。

信号減衰について

減衰とは、エネルギーが空間や物質を伝わる間に信号レベルが低下することです。電波は広い面積へ拡散し、音は空気や表面へエネルギーを失い、光は光学媒質で吸収または散乱されます。技術者は通常、これらの比をデシベルで表します。対数を使うと、繰り返しの掛け算を扱いやすい足し算にできるためです。20 dBの損失は、送信側の絶対レベルに関係なく、電力が百分の一になることを意味します。 この計算機は、メートル単位の距離とメガヘルツ単位の周波数から自由空間経路損失を求めます。内部でメガヘルツをヘルツへ変換し、距離の常用対数の20倍とヘルツ単位の周波数の常用対数の20倍を足し、147.55 dBを引きます。また、対数距離モデルにより基準距離から最終距離までのレベル変化を計算します。この項は、経路損失指数と距離比の対数を掛けた値の十倍です。指数二は理想的な自由空間拡散を表し、障害物のある環境では通常、より大きな経験値を使います。 任意の媒質係数により、基準点を越えて進む一メートルごとに一定のデシベル損失を加算します。拡散だけをモデル化する場合はゼロにします。初期信号強度は、一ミリワットを基準とする絶対電力レベルのdBmで入力します。減衰のdBは相対的な比です。初期dBmレベルから計算した相対損失を引くと、最終推定dBmレベルが得られます。単位を区別すれば、よくある誤解を防げます。dBmレベルは負にもなりますが、正の減衰値は低下を示します。 絶対的な自由空間経路損失と相対的な信号推定は、別の問いに答えます。自由空間損失は、指定周波数と最終距離における理論上の等方性源からの、理想的で障害物のない経路を表します。最終信号の計算では、入力した初期信号を初期距離での測定値として扱い、残りの経路でのモデル上の変化を適用します。周波数は相対的な自由空間の比では相殺されますが、絶対経路損失には不可欠です。 結果は工学的な推定であり、現地調査や完全なリンクバジェットではありません。アンテナ利得、コネクタ損失、ケーブル損失、送信機の変動、受信感度、地形、天候、壁、偏波も影響します。現実的な基準距離、周波数、環境指数を使い、最終レベルを受信機のしきい値と比較してください。信頼できる伝搬モデルの校正には、複数の地点での測定が最も有効です。

減衰の計算例

理想的な拡散と、伝搬媒質による追加吸収を分けて示します。

信号経路計算結果解釈
30 dBm、1 mから10 m、2,400 MHz、指数2、0 dB/mFSPL 60.054 dB、相対損失20 dB、最終10 dBm自由空間の距離が十倍になると、相対経路損失が20 dB増えます。
-20 dBm、2 mから20 m、900 MHz、指数3、0.2 dB/mFSPL 57.555 dB、相対損失33.6 dB、最終-53.6 dBm三十デシベルが拡散、3.6 dBが損失のある媒質に由来します。
0 dBm、5 mから50 m、100 MHz、指数2.5、0.1 dB/mFSPL 46.429 dB、相対損失29.5 dB、最終-29.5 dBm絶対損失は周波数に依存し、測定レベルの変化には距離比を使います。

減衰計算機の使い方

  1. 基準位置で測定または指定された信号強度を入力します。
  2. 正の基準距離と、それ以上の最終距離を入力します。
  3. 信号周波数を入力し、環境に応じた経路損失指数を選び、一メートル当たりの線形媒質損失を加えます。
  4. 「減衰を計算」を選び、拡散損失、総減衰、最終信号レベルを確認します。

減衰計算機のよくある質問

dBとdBmはどう違いますか?

デシベルは相対的な利得や損失の比で、dBmは一ミリワットを基準とする絶対電力レベルです。dBmレベルからdB損失を引くと、新たなdBmレベルが得られます。

どの経路損失指数を使うべきですか?

理想的な障害物のない自由空間では二を使います。実際の屋内、都市、障害物のある環境では、測定に基づきおよそ二から五の経験値が必要です。

最終信号強度が負になるのはなぜですか?

負のdBmは電力が一ミリワット未満であることを示すだけで、受信信号では一般的です。値がより負になるほど信号は弱くなります。

アンテナ利得は含まれますか?

いいえ。入力した初期レベルから、距離と任意の媒質減衰のみをモデル化します。アンテナ利得、ケーブル損失、コネクタ損失などのリンクバジェット項目は別途加えてください。

音や光にも使えますか?

はい。対数的・線形の減衰パターンは多くの波を表せます。初期レベル、係数、最終単位の解釈が対象の物理系に適していることを確認してください。