BILANS ŁĄCZA

Co oznacza termin bilans łącza?

Dla zapewnienia zadowalającej niezawodności łącza radiowego konieczna jest odpowiednia moc nadajnika. Moc ta zależy od wielu czynników, jak odległość, częstotliwość, ukształtowanie terenu, wielkość, typ i lokalizacja anteny, przewidywane tłumienie sygnału w atmosferze, wymagany poziom dostępności łącza. Bilans łącza (ang. link budget) to równanie wyznaczające potrzebną moc nadajnika (lub parametry anteny) w funkcji pozostałych czynników. Prawidłowo zaprojektowane łącze musi w bilansie tym uwzględniać ekstremalne warunki pogodowe (zachmurzenie, opady) itp.

Miarą jakości systemu telekomunikacyjnego jest wartość stosunku mocy sygnału użytecznego do mocy zakłóceń na wyjściu odbiornika (S/N). Przy projektowaniu operuje się wartością C/N, która wyraża stosunek mocy sygnału użytecznego do sumarycznej mocy szumu i zakłóceń interferencyjnych na wejściu odbiornika. Pomiędzy S/N i C/N można ustalić stały związek, który zależy od charakteru sygnału, szumu i zakłóceń, rodzaju modulacji, itd.

Poniżej zaprezentowano przykładowy bilans łącza; dotyczy on łącza satelitarnego. W sposób analogiczny przeprowadza się bilans dla łączy w innych systemach, uwzględniając specyfikę danego systemu.

Zastępcza moc promieniowana izotropowo, zwykle wyrażana w decybelach względem wata.

EIRP = P_t⋅G_t , P_t - moc nadajnika

G_t - zysk energetyczny anteny

Gęstość mocy Φ:
, gdzie d - odległość.

Moc C doprowadzona do odbiornika zależy od powierzchni skutecznej anteny:

, A_sk - powierzchnia skuteczna anteny
,

G - zysk anteny,

η - współczynnik wykorzystania apertury,

A - powierzchnia apertury.

Zatem:
, gdzie G_r jest zyskiem anteny odbiorczej.

Tłumienność wolnej przestrzeni L_fs - opisuje w jakim stopniu sygnał radiowy zostaje stłumiony w wolnej przestrzeni między dwoma antenami izotropowymi.

Na tłumienie sygnału w warunkach rzeczywistych propagacji składają się: tłumienność wolnej przestrzeni, zysk trasy (równy sumie zysków anteny nadawczej i odbiorczej) oraz straty środowiskowe. Straty środowiskowe zależą od długości trasy, częstotliwości, właściwości środowiska propagacji. Z racji swojej losowej zależności od czasu, straty środowiskowe są losową funkcją czasu. W zależności od typu rozpatrywanego systemu pewne czynniki mają pomijalny wpływ na wielkość strat środowiskowych, wtedy czynniki te są nie uwzględniane.

Tłumienie dodatkowe - są wywołane błędem ustawienia i niedopasowaniem polaryzacyjnym anten, tłumieniem wnoszonym przez linie zasilające, łączące nadajnik z zanteną nadawczą i antenę odbiorcza z odbiornikiem.

Dane:

D = 4 m - średnica anten

η_t = 0.6 - współczynnik wykorzystania apertury anteny nadawczej

η_r = 0.55 - współczynnik wykorzystania apertury anteny odbiorczej

f = 14 GHz - częstotliwość sygnału

d = 40 000 km - odległość

θ_3dB = 2° - szerokość wiązki głównej przy spadku 3 dB

P_t = 100 W - moc nadajnika

G_tmax =

EIRP_t =

zatem - moc odbiornika wynosi:

Lista pojęć i zagadnień:

zysk energetyczny anteny

kierunkowość anteny

zastępcza moc promieniowana izotropowo (EIRP)

apertura anteny

straty wolnej przestrzeni

bilans łącza

stosunek S/N

stosunek C/N

rodzaje zakłóceń: przemysłowe, atmosferyczne, kosmiczne

współczynnik przydatności anteny G/T

współczynnik wykorzystania apertury

szum cieplny

inne zakłócenia odbierane przez antenę

przepustowość łącza

elementowa stopa błędów (BER)

azymut

wiązka główna anteny, szerokość wiązki głównej

zysk anteny

---