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Linkbudget-Rechner

Ein Linkbudget addiert jeden Gewinn und zieht jeden Verlust zwischen Sender und Empfänger ab, in Dezibel, und sagt so den Pegel am anderen Ende voraus. Der Abstand dieses Pegels zur Empfindlichkeit des Empfängers ist die Schwundreserve. Sie entscheidet, ob die Strecke Regen, Schwund und Störer übersteht.

dBm

= 100 mW

dB
dBi
dB

Freier Raum, Hindernisse, alles zwischen den Antennen. Den Freiraumanteil liefert das FSPL-Tool.

dBi
dB
dBm
Empfangspegel
−91,5 dBm
= 708 fW am Empfängereingang
Schwundreserve
−1,5 dB
unter der Empfindlichkeit, die Strecke kommt nicht zustande
EIRP
27,0 dBm
was die TX-Antenne verlässt
−150−100−50050Empfindlichkeit −90,0 dBm20,0Funkgerät19,0TX-Kabel27,0TX-Antenne−93,0Strecke−91,0RX-Antenne−91,5RX-EingangReserve −1,5 dBPegeldiagramm · von links nach rechts durch die KetteSignalpegel (dBm)EIRP 27,0 dBm

Jeder Punkt ist der Signalpegel in dBm nach einer Stufe der Kette: Funkgerät, TX-Kabel, TX-Antenne, Strecke, RX-Antenne, Empfängereingang. Die Linie fällt bei jedem Verlust und steigt bei jedem Gewinn. Die gestrichelte gelbe Linie ist die Empfindlichkeit des Empfängers, die Klammer rechts misst die Schwundreserve dazwischen.

Nimmt Ihren Wert für die Streckendämpfung, wie er ist. Das Gelände modelliert dieser Rechner nicht.

So funktioniert es

  1. 01

    Am Sender beginnen, in dBm

    Rechnen Sie die ganze Kette in Dezibel. In dB werden aus Multiplikationen und Divisionen linearer Leistungen einfache Additionen und Subtraktionen, die gesamte Strecke passt damit in eine Zeile. Ein Funkgerät mit 20 dBm (100 mW) und eines mit 43 dBm (20 W) unterscheiden sich um 23 dB, sonst nichts.

  2. 02

    Verluste abziehen, Gewinne addieren, in der Reihenfolge der Kette

    Zuerst gehen Speiseleitung und Stecker ab, dann kommt der Antennengewinn dazu. PTX − LKabel + GTX ist die EIRP, die den Mast verlässt. Am anderen Ende läuft dasselbe rückwärts. Typische Größen: 0,5–3 dB Koax zwischen Funkgerät und Antenne, 8 dBi für ein kleines Panel, rund 25 dBi für einen 40-cm-Spiegel bei 5,8 GHz.

  3. 03

    Die Streckendämpfung abziehen

    Das ist der dominierende Term, und der einzige, bei dem sich Genauigkeit wirklich lohnt. Er beginnt bei der Freiraumdämpfung, rund 120 dB für 10 km bei 2,4 GHz, und wächst mit Beugung am Gelände, Durchdringung von Gebäuden und Bewuchs sowie Regen. Alle anderen Posten im Budget liegen bei wenigen dB. Die Strecke liegt bei hundert dB oder mehr.

  4. 04

    Mit der Empfängerempfindlichkeit vergleichen

    Die Differenz zwischen ankommendem Pegel und Empfindlichkeit ist die Schwundreserve: Reserve = PRX − PEmpfindlichkeit. Üblich sind 10–20 dB, denn Regen, Mehrwegeschwund, schwankende Masten und Störer zehren mit der Zeit daran. Eine Strecke mit 3 dB Reserve läuft bei klarem Wetter und fällt bei Regen aus. Unter 0 dB kommt sie gar nicht erst zustande.

Formeln

Empfangspegel
PRX = PTX − LTX-Kabel + GTX − LStrecke + GRX − LRX-Kabel
  • PRX — Empfangsleistung am Empfängereingang, dBm
  • PTX — Ausgangsleistung des Senders, dBm
  • LTX-Kabel, LRX-Kabel — Verlust in Speiseleitung und Steckern, dB
  • GTX, GRX — Antennengewinne, dBi
  • LStrecke — gesamte Dämpfung zwischen den beiden Antennen, dB
Schwundreserve
Reserve = PRX − PEmpfindlichkeit
  • PEmpfindlichkeit — Pegel, den der Empfänger für die gewünschte Datenrate braucht, dBm
  • Reserve — Spielraum in dB, üblich sind 10–20 dB als Planungsziel
EIRP (die Sendeseite der Kette)
EIRP = PTX − LTX-Kabel + GTX
  • EIRP — äquivalente isotrope Strahlungsleistung, dBm
  • der Pegel, der die Antenne verlässt, vor jeder Streckendämpfung

Rechenbeispiel

Ein Funkgerät mit 20 dBm, Antennen mit 8 dBi und 2 dBi, 120 dB Streckendämpfung
  1. EIRP = 20 − 1 + 8 = 27 dBm
  2. PRX = 20 − 1 + 8 − 120 + 2 − 0,5 = −91,5 dBm
  3. Reserve = −91,5 − (−90) = −1,5 dB
  4. → diese Strecke kommt nicht zustande: 1,5 dB fehlen, noch vor jedem Schwund
  5. → mehr Antennengewinn oder mehr Höhe, oder die Strecke kürzen

FAQ

Wie viel Schwundreserve ist gut?
Für terrestrische Strecken sind 10–20 dB üblich, 20 dB oder mehr dort, wo Regenschwund zählt (etwa oberhalb 10 GHz) oder die Strecke 99,99 % Verfügbarkeit halten muss. Unter 10 dB läuft eine Strecke an ruhigen, trockenen Tagen und fällt sonst aus. Unter 0 dB kommt sie nie zustande.
Was unterscheidet EIRP von der Sendeleistung?
Die Sendeleistung ist das, was das Funkgerät an seiner Buchse liefert. Die EIRP ist das, was die Antenne in ihrer Hauptkeule scheinbar abstrahlt: EIRP = PTX − LKabel + GTX. Ein Funkgerät mit 20 dBm, 1 dB Kabel und einer 8-dBi-Antenne erreicht 27 dBm EIRP, also die fünffache Leistung in Strahlrichtung, aus demselben Gerät.
Warum wird ein Linkbudget in dB gerechnet?
Weil eine Strecke einen enormen Bereich überspannt. Zwischen einem Sender mit 20 dBm und einem Empfänger bei −90 dBm liegen elf Zehnerpotenzen an Leistung. Dezibel drücken das auf zweistellige Zahlen und machen aus jeder Multiplikation eine Addition. So wird die ganze Kette zu einer Summe, die man im Kopf prüfen kann.
Kann ich einfach die Sendeleistung erhöhen?
Nur bis zum Grenzwert, und der begrenzt die abgestrahlte Leistung (EIRP), nicht das Funkgerät: 20 dBm EIRP im EU-Band 2,4 GHz, 36 dBm für Punkt-zu-Mehrpunkt in den USA. Außerdem hilft mehr Leistung nur in eine Richtung. Eine lautere Basisstation repariert den Uplink des Endgeräts nicht. Antennengewinn und Antennenhöhe verbessern beide Enden zugleich.

An der Streckendämpfung scheitern die meisten Budgets. Waveshed rechnet sie über echtem Gelände, kostenlos im Browser.

Echte Streckendämpfung ermitteln →

Passende Anleitungen

Quellen & weiterführende Links

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