信号衰减计算器
计算无线电、声音或光学链路中与距离相关的路径损耗、介质衰减及剩余信号强度。
信号衰减参数
建立两个距离之间的对数扩散损耗模型,并可添加线性介质损耗。
关于信号衰减
衰减是指能量在空间或材料中传播时,信号电平逐渐降低。无线电波扩散到更大的区域,声音向空气和表面散失能量,光则被光学介质吸收或散射。工程师通常用分贝表示这些比值,因为对数能将反复相乘转化为方便的相加。20 dB的损耗意味着功率降至原来的百分之一,与发射端的绝对电平无关。
本计算器根据以米表示的距离和以兆赫兹表示的频率,给出自由空间路径损耗。内部先将兆赫兹转换为赫兹,再计算距离的以十为底的对数乘以20,加上以赫兹表示的频率的对数乘以20,最后减去147.55 dB。它还使用对数距离模型,计算参考距离与最终距离之间的电平变化。该项等于路径损耗指数乘以距离比的对数,再乘以十。指数为二代表理想自由空间扩散;存在遮挡的环境通常采用更大的经验值。
可选的介质系数会为超出参考点后的每米传播距离添加固定的分贝损耗。如果只需模拟扩散,将其设为零。初始信号强度以dBm输入,这是以一毫瓦为基准的绝对功率电平。衰减以dB表示,是相对比值。用初始dBm电平减去计算出的相对损耗,即可得到最终估计dBm电平。区分这些单位可避免常见错误:dBm电平可以为负,而正的衰减值表示信号减弱。
绝对自由空间路径损耗与相对信号估算回答的是不同问题。自由空间损耗描述理论各向同性源在给定频率和最终距离下,沿理想无遮挡路径传播的损耗。最终信号计算则将输入的初始信号视为初始距离处的测量值,再对剩余路径应用模型中的变化。频率在相对自由空间比值中抵消,但仍是计算绝对路径损耗的必要参数。
结果只是工程估算,并非现场勘测或完整链路预算。天线增益、连接器损耗、电缆损耗、发射机变化、接收机灵敏度、地形、天气、墙体及极化都可能产生影响。请采用合理的参考距离、频率和环境指数,并将最终电平与接收机阈值比较。在多个位置进行测量,仍是校准可靠传播模型的最佳方法。
衰减计算示例
这些示例区分了理想扩散与传播介质造成的额外吸收。
| 信号路径 | 计算结果 | 解释 |
|---|---|---|
| 30 dBm,1 m至10 m,2,400 MHz,指数2,0 dB/m | FSPL 60.054 dB;相对损耗20 dB;最终10 dBm | 自由空间距离增至十倍,会增加20 dB的相对路径损耗。 |
| -20 dBm,2 m至20 m,900 MHz,指数3,0.2 dB/m | FSPL 57.555 dB;相对损耗33.6 dB;最终-53.6 dBm | 三十分贝来自扩散,3.6 dB来自有损介质。 |
| 0 dBm,5 m至50 m,100 MHz,指数2.5,0.1 dB/m | FSPL 46.429 dB;相对损耗29.5 dB;最终-29.5 dBm | 绝对损耗取决于频率,而测量电平的变化使用距离比计算。 |
如何使用衰减计算器
- 输入参考位置处测得或指定的信号强度。
- 输入正的参考距离,以及不小于该距离的最终距离。
- 输入信号频率,选择环境路径损耗指数,并添加每米线性介质损耗。
- 点击“计算衰减”,查看扩散损耗、总衰减及最终信号电平。
衰减计算器常见问题
dB和dBm有什么区别?
分贝表示相对增益或损耗比,而dBm是以一毫瓦为基准的绝对功率电平。从dBm电平中减去dB损耗,即可得到新的dBm电平。
应该使用哪个路径损耗指数?
理想无遮挡自由空间扩散使用二。实际室内、城市或有遮挡环境通常需要根据测量采用约二至五的经验值。
为什么最终信号强度可以为负?
负dBm值仅表示功率低于一毫瓦,在接收信号中很常见。数值越负,信号越弱。
计算器是否包含天线增益?
不包含。它仅根据输入的初始电平,模拟距离和可选介质衰减。天线增益、电缆损耗、连接器损耗及其他链路预算项需另行添加。
此模型可以用于声音或光吗?
可以,对数与线性衰减模式能够表示多种波。请确保初始电平、系数及最终单位的解释适合所研究的物理系统。