ISM RF产品的无线链路预算表

例1：远端门禁(RKE)控制链路

图1所示为针对315MHz RKE控制链路的链路预算表；图2和图3为地面多径表在给定Tx和Rx高度时的链路损耗与距离关系图，随后将讨论这些表格的含义。

图1. 315MHz RKE控制链路的链路预算表

图2. 地面多径表，显示RKE控制链路中，平坦地面损耗与Tx和Rx高度的关系

图3. RKE控制链路中，平坦地面损耗与传输距离的关系

RKE示例考察与分析

上述链路预算表中的输入数据针对RKE应用，Tx和Rx具有非常低的天线增益(-15dB)，发射功率只有+10dBm甚至更低。只有钥匙大小的天线，尺寸不会超过1in × 1in (40mm × 40mm)，与950mm的波长相比非常小，所以，天线的效率非常低。接收天线的尺寸可以稍大一些，但通常位于车的内部或仪表盘的后方，会受到遮挡或屏蔽。为了节省电池功耗、满足FCC对天线辐射功率的限制条件，发射功率一般在+10dBm左右。最大值通常是在距离发射器3米远处测得的峰值场强。如果发射器保持足够低的发射占空比，通常测到的数据是60mV/m (等效于天线的+0.4dBm的辐射功率)。

地面多径表中需要输入的数据包括发射器和接收器的高度，由此确定地面反射的影响。上述示例中，假设发送器和接收器的高度为1m，一般是人手握钥匙的位置，接收器的高度则是车载接收器的典型位置。

在表格中输入以上数据后，考虑到-114dBm的接收灵敏度，可以估算出空旷区域的传输距离近似为175米。这一结果可以通过更改链路预算表中的"Distance"数值，直到接收功率近似等于接收灵敏度得到。

例2：室内自动监测传感器和键盘控制

图4所示是针对433.92MHz家庭自动化应用链路得到的链路预算表，图5和图6所示为地面多径表在给定Tx、Rx高度时的无线链路损耗与距离的关系。该链路通常是室内安全监控系统的传感器与墙上键盘控制盒之间的距离，也可以是远端调温器或亮度调节装置的信号传输链路。这类应用与RKE控制链路不同的是，需要考虑障碍物衰减和多径损耗，由于在通信链路产生较大衰减，而缩短了传输距离。另一方面，由于可以使用尺寸略大的天线，收发器也可安装在较高位置，所以可以得到高效的天线功率辐射。但总体来讲，这种应用场合的传输距离要近一些。

  

  图4. 433.92MHz家庭自动化应用的链路预算表

图5. 地面多径表，显示家庭自动化链路中，平坦地面损耗与Tx和Rx高度的关系

图6. 家庭自动化控制链路中，平坦地面损耗与传输距离的关系

家庭自动化示例考察与分析

链路预算表中的输入数据针对于家庭自动化应用，Tx天线增益为-10dB，Rx天线增益为-5dB，发射功率为+10dBm。远端Tx天线尺寸取决于传感器的封装限制，但通常会比汽车钥匙大一些。此外，433MHz的波长小于315MHz的波长，因此，家庭自动化应用中的天线增益会大于RKE应用，但天线的功率辐射效率仍然较低。由于接收器机壳通常安装在墙壁上，可以占用较大的空间，所以，多数情况下接收器的天线尺寸可以做得很大，但一般不超过四分之一波长(17.5cm或7in)。这种情况下，接收器天线的增益仍小于0dB。为了节省电池功耗(有些发射器可能采用"室内电源"供电)、满足FCC对天线辐射功率的限制条件，发射功率一般在+10dBm左右。最大值通常是在距离发射器3米远处测得的峰值场强，433MHz下的峰值高于315MHz下的峰值。如果发射器保持足够低的发射占空比，通常测到的数据是110mV/m，产生该场强需要的功率为+5.6dBm。在上述两个应用实例中(家庭自动化和RKE)，输入到表格中的发射功率远低于FCC限制的功率，因为天线尺寸较小，而且辐射效率较低。在允许使用大尺寸天线的前提下，可有效延长通信距离。

地面多径表中需要输入的数据包括发射器和接收器的高度，由此确定地面反射的影响。上述示例中，假设发送器和接收器的高度为1.5m，即使在高度上比RKE增加了一点(分别为1.5m和1m)，也有助于提高传输距离，这是由于地面反射产生的链路衰减几乎与天线高度的平方成反比。实际应用中，收发器在不同场合下所放置的高度可能不同。例如，有些传感器安装在天花板上，此时需要增大表格中的高度数值。

室内环境下增加了多径损耗(室内或楼宇内部的目标反射)和障碍物(墙壁和天花板)的衰减。多径损耗估算为25dB，传输过程中需要穿过3堵墙壁(10.2dB阻挡损耗)。

在表格中输入相关条件下的数据后，考虑到-114dBm的接收灵敏度，可以估算出空旷区域的传输距离近似为80米。这一结果可以通过更改链路预算表中的"Distance"数值，直到接收功率近似等于接收灵敏度得到。由此可以看出多径衰减和障碍物对室内通信链路的影响。