訊號衰減計算器
計算無線電、聲音或光學鏈路中與距離相關的路徑損耗、介質衰減及剩餘訊號強度。
訊號衰減輸入參數
建立兩個距離之間的對數擴散損耗模型,並可加入線性介質損耗。
關於訊號衰減
衰減是能量在空間或材料中傳播時,訊號位準降低的現象。無線電波擴散到更大的區域,聲音將能量散失至空氣與表面,光則被光學介質吸收或散射。工程師通常以分貝表示這些比值,因為對數能將連續相乘轉為方便的相加。20 dB的損耗表示功率降為原來的百分之一,與發射端的絕對位準無關。
本計算器依據以公尺表示的距離及以兆赫茲表示的頻率,計算自由空間路徑損耗。內部會將兆赫茲轉成赫茲,取距離的以十為底對數乘以20,加上以赫茲表示的頻率對數乘以20,再減去147.55 dB。它也使用對數距離模型,計算參考距離與最終距離之間的位準變化。此項為路徑損耗指數乘以距離比的對數,再乘以十。指數二代表理想自由空間擴散;有遮蔽物的環境通常使用較大的經驗值。
選用的介質係數會在超過參考點後,每傳播一公尺便增加固定的分貝損耗。若只想模擬擴散效應,請設為零。初始訊號強度以dBm輸入,這是以一毫瓦為基準的絕對功率位準。衰減則以dB表示,屬於相對比值。從起始dBm位準減去計算出的相對損耗,即可得到最終估計dBm位準。區分這些單位能避免常見錯誤:dBm位準可以為負值,而正的衰減值表示訊號減弱。
絕對自由空間路徑損耗與相對訊號估算回答不同的問題。自由空間損耗描述理論等向性訊號源在指定頻率及最終距離下,沿理想無遮蔽路徑傳播的損耗。最終訊號計算則將輸入的初始訊號視為初始距離處的量測值,再套用剩餘路徑的模型變化。頻率會在相對自由空間比值中抵消,但仍是絕對路徑損耗的重要參數。
此結果是工程估算,不是現場勘測或完整鏈路預算。天線增益、連接器損耗、纜線損耗、發射機變動、接收機靈敏度、地形、天氣、牆面與極化都可能造成影響。請使用合理的參考距離、頻率與環境指數,再將最終位準與接收機門檻比較。在多個位置進行量測,仍是校準可靠傳播模型的最佳方式。
衰減計算範例
這些範例區分理想擴散與傳播介質造成的額外吸收。
| 訊號路徑 | 計算結果 | 解讀 |
|---|---|---|
| 30 dBm,1 m至10 m,2,400 MHz,指數2,0 dB/m | FSPL 60.054 dB;相對損耗20 dB;最終10 dBm | 自由空間距離增加為十倍,會增加20 dB的相對路徑損耗。 |
| -20 dBm,2 m至20 m,900 MHz,指數3,0.2 dB/m | FSPL 57.555 dB;相對損耗33.6 dB;最終-53.6 dBm | 三十分貝來自擴散,3.6 dB來自有損介質。 |
| 0 dBm,5 m至50 m,100 MHz,指數2.5,0.1 dB/m | FSPL 46.429 dB;相對損耗29.5 dB;最終-29.5 dBm | 絕對損耗取決於頻率,量測位準的變化則使用距離比。 |
如何使用衰減計算器
- 輸入參考位置量測到或指定的訊號強度。
- 輸入正的參考距離,以及不小於該距離的最終距離。
- 輸入訊號頻率,選擇環境路徑損耗指數,並加入每公尺的線性介質損耗。
- 選取「計算衰減」,查看擴散損耗、總衰減及最終訊號位準。
衰減計算器常見問題
dB與dBm有何差異?
分貝是相對增益或損耗比,dBm則是以一毫瓦為基準的絕對功率位準。從dBm位準減去dB損耗,就能得到新的dBm位準。
應該使用哪個路徑損耗指數?
理想無遮蔽自由空間擴散使用二。實際室內、都市或有遮蔽物的環境,通常需要依量測採用約二至五的經驗值。
為什麼最終訊號強度可以是負值?
負dBm值只表示功率低於一毫瓦,對接收訊號而言很正常。數值越負,訊號就越弱。
計算器是否包含天線增益?
不包含。它只根據輸入的起始位準,模擬距離與選用的介質衰減。天線增益、纜線損耗、連接器損耗及其他鏈路預算項目需另行加入。
這個模型可以用於聲音或光嗎?
可以,對數與線性衰減模式能表示許多波動。請確認起始位準、係數及最終單位的解讀適合該物理系統。