自由空间路径损耗计算器
根据发射功率、距离和频率,计算理想射频路径损耗与接收功率。
计算自由空间路径损耗
请输入以 dBm 为单位的发射功率、以米为单位的间距,以及以赫兹为单位的载波频率。
关于自由空间路径损耗
自由空间路径损耗描述电磁波从理想点源向外传播时,无线电功率密度的下降。它不是由空气吸收信号造成的,而是因为相同的发射能量分布到越来越大的球面上。本计算器根据间距和频率计算理想路径损耗,再从发射功率中减去该损耗,以估算两端天线增益及所有其他损耗均为零时的接收功率。
当距离以米、频率以赫兹表示时,公式为距离的常用对数乘以二十,加上频率的常用对数乘以二十,再减去 147.55。结果以分贝表示。距离加倍会增加约 6.02 dB 的损耗;在天线增益保持不变时,频率加倍也会增加相同的损耗。在这个简化预算中,以 dBm 表示的接收功率等于发射功率减去以 dB 表示的路径损耗。分贝是对数量,因此这里的减法对应线性功率的除法。
完整的无线链路预算包括发射天线增益、接收天线增益、馈线损耗、连接器损耗、极化失配、大气吸收、雨衰、遮挡损耗及其他余量。定向天线可通过增益抵消部分扩散损耗,但需要对准。实际地面链路还会遇到反射、绕射、散射、植被、建筑物、地形和多径衰落。因此,自由空间路径损耗是基准,而非实际性能的保证。本计算所依据的弗里斯传输关系假设信号在远场传播,且视距无遮挡。
请使用正的距离与频率值,并遵循所示单位。频率换算很重要:一兆赫等于一百万赫兹,一吉赫等于十亿赫兹。将估算的接收功率与接收机灵敏度比较时,应预留足够的衰落余量以确保可靠性。卫星、微波、蜂窝、Wi-Fi、蓝牙和传感器链路都可采用同一基础公式,但各应用需加入合适的天线与环境因素。近场耦合、导波传输线及室内经验路径损耗模型需要采用其他方法。用于实际无线设计时,请核对法规规定的功率限制,并通过传播建模和实测验证最终预算。
自由空间路径损耗示例
| 链路输入 | 理想结果 | 应用 |
|---|---|---|
| 20 dBm, 50 m, 2.4 GHz | 74.033625 dB 损耗 | 短距离 Wi-Fi 链路 |
| 43 dBm, 1,000 m, 900 MHz | 91.53485 dB 损耗 | 蜂窝频段链路 |
| 0 dBm, 10 m, 2.4 GHz | 60.054225 dB 损耗 | 蓝牙距离估算 |
如何计算射频路径损耗
- 输入以 dBm 为单位的发射机输出功率。
- 测量视距间距,并以米为单位输入。
- 将载波频率换算为赫兹,并输入正值。
- 选择“计算”,再将理想损耗与接收功率用于完整链路预算。
常见问题
自由空间路径损耗代表什么?
它表示无线电能量在无遮挡空间中的几何扩散,不包括障碍物、天气、硬件损耗及天线增益。
为什么频率越高,计算出的损耗越大?
对于固定的各向同性天线和距离,弗里斯关系在较高频率下给出更大的路径损耗。实际天线增益可能随频率变化,需要单独处理。
接收功率等于接收机输入功率吗?
只有在此处采用的零增益、零额外损耗的简化情况下才相等。完整链路预算需加上天线增益,并减去电缆、连接器、极化和环境损耗。
可以直接输入千米和兆赫吗?
不可以,这些输入框要求使用米和赫兹。请先换算单位,否则对数计算结果会产生很大的系统性误差。
视距无遮挡就能保证得到该结果吗?
不能,自由空间条件只是理想参考。地面反射、菲涅耳区遮挡、天气和多径仍可能改变实际链路表现。