Vincular presupuesto

Un presupuesto de enlace es un cálculo de todas las ganancias y pérdidas de potencia que experimenta una señal de comunicación en un sistema de telecomunicaciones ; desde un transmisor, a través de un medio de comunicación como ondas de radio , cables , guías de onda o fibras ópticas , hasta el receptor. Es una ecuación que proporciona la potencia recibida del transmisor, después de la atenuación de la señal transmitida debido a la propagación, así como las ganancias de la antena , la línea de alimentación y otras pérdidas, y la amplificación de la señal en el receptor o en cualquier repetidor por el que pase. Un presupuesto de enlace es una herramienta de diseño, calculada durante el diseño de un sistema de comunicación para determinar la potencia recibida y asegurar que la información se reciba de forma inteligible con una relación señal/ruido adecuada . En la mayoría de los sistemas reales, las pérdidas deben estimarse hasta cierto punto y pueden variar. Por lo tanto, se especifica un margen de enlace como un margen de seguridad entre la potencia recibida y la potencia mínima requerida por el receptor para detectar la señal con precisión. El margen de enlace se elige en función de la gravedad prevista de una interrupción de las comunicaciones y se puede reducir mediante el uso de técnicas de mitigación como la diversidad de antenas o la tecnología de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO).

Una ecuación simple de presupuesto de enlaces se ve así:

Potencia recibida (dBm) = potencia transmitida (dBm) + ganancias (dB) − pérdidas (dB)

Los niveles de potencia se expresan en ( dBm ), las ganancias y pérdidas de potencia se expresan en decibelios (dB), que es una medida logarítmica , por lo que sumar decibelios es equivalente a multiplicar las relaciones de potencia reales.

Una ecuación de presupuesto de enlace que incluya los efectos clave para un sistema de transmisión de radio inalámbrico, expresada logarítmicamente, podría verse así: ^{[ 1 ]}

${\displaystyle P_{\text{RX}}=P_{\text{TX}}+G_{\text{TX}}-L_{\text{TX}}-L_{\text{FS}}-L_{M}+G_{\text{RX}}-L_{\text{RX}}\,}$

dónde:

${\displaystyle P_{\text{RX}}}$Potencia recibida (dBm)

${\displaystyle P_{\text{TX}}}$Potencia de salida del transmisor (dBm)

${\displaystyle G_{\text{TX}}}$Ganancia de la antena transmisora ​​(dBi)

${\displaystyle L_{\text{TX}}}$Pérdidas del transmisor (coaxial, conectores...) (dB)

${\displaystyle L_{\text{FS}}}$, pérdida de trayectoria (dB)

${\displaystyle L_{\text{M}}}$, pérdidas diversas ( margen de desvanecimiento , pérdida de cuerpo, desajuste de polarización, otras pérdidas, ...) (dB)

${\displaystyle G_{\text{RX}}}$Ganancia de la antena receptora (dBi)

${\displaystyle L_{\text{RX}}}$, pérdidas del receptor (coaxial, conectores, ...) (dB)

La pérdida de trayectoria es la pérdida debida a la propagación entre las antenas transmisora ​​y receptora y suele ser el factor que más contribuye a las pérdidas, además de ser la mayor incógnita. Al transmitir a través del espacio libre , se puede expresar de forma adimensional normalizando la distancia a la longitud de onda:

${\displaystyle L_{\text{FS}}{\text{(dB)}}=20\log _{10}\left(4\pi {{\text{distancia}} \over {\text{longitud de onda}}}\right)}$(donde la distancia y la longitud de onda están en las mismas unidades)

Cuando se sustituye en la ecuación de presupuesto de enlace anterior, el resultado es la forma logarítmica de la ecuación de transmisión de Friis .

En algunos casos, conviene considerar por separado las pérdidas debidas a la distancia y a la longitud de onda, pero en ese caso es importante tener en cuenta las unidades utilizadas, ya que cada elección implica una constante de compensación diferente. A continuación se muestran algunos ejemplos.

${\displaystyle L_{\text{FS}}}$(dB) ≈ 32,45 dB + 20 log10[frecuencia (MHz)] + 20 log10[distancia (km)] ^{[ 2 ]}

${\displaystyle L_{\text{FS}}}$(dB) ≈ −27,55 dB + 20 log10[frecuencia (MHz)] + 20 log10[distancia (m)]

${\displaystyle L_{\text{FS}}}$(dB) ≈ 36,6 dB + 20 log10[frecuencia (MHz)] + 20 log10[distancia (millas)]

Estas formas alternativas se pueden derivar sustituyendo la longitud de onda por la relación de la velocidad de propagación ( c , aproximadamente3 × 10 ⁸  m/s ) dividido por la frecuencia, e insertando los factores de conversión adecuados entre km o millas y metros, y entre MHz y Hz.

La ganancia tanto de la antena transmisora ​​como de la receptora se ve afectada por la directividad de la antena . Por ejemplo, las antenas pueden ser isotrópicas, omnidireccionales, direccionales o sectoriales, dependiendo de la orientación de la potencia de la antena.

• Las antenas isotrópicas irradian potencia por igual en todas las direcciones.
• Las antenas omnidireccionales distribuyen la potencia de manera uniforme en todas las direcciones de un plano, por lo que el patrón de radiación tiene la forma de una esfera comprimida entre dos superficies planas paralelas. Se utilizan ampliamente en numerosas aplicaciones, por ejemplo, en puntos de acceso WiFi.
• Las antenas direccionales concentran la potencia en una dirección específica, denominada eje principal , y se utilizan ampliamente en aplicaciones punto a punto, como puentes inalámbricos y comunicaciones por satélite.
• Las antenas sectoriales concentran la potencia en una región más amplia, que normalmente abarca 45º, 60º, 90º o 120º. Se utilizan habitualmente en torres de telefonía móvil.

Los medios guiados, como los cables eléctricos coaxiales y de par trenzado y las guías de ondas de radiofrecuencia, presentan pérdidas que aumentan exponencialmente con la distancia.

La atenuación se expresa en decibelios por unidad de distancia. Esto significa que siempre existe una distancia de cruce a partir de la cual la atenuación en un medio guiado supera la de una trayectoria en línea de visión de la misma longitud.

El presupuesto de potencia óptica (también llamado presupuesto de enlace de fibra óptica y presupuesto de pérdidas ) en un enlace de comunicación por fibra óptica es la asignación de la potencia óptica disponible (lanzada a una fibra determinada por una fuente determinada) entre varios mecanismos que producen pérdidas, como la pérdida de acoplamiento de lanzamiento , la atenuación de la fibra , las pérdidas por empalme y las pérdidas de los conectores , con el fin de garantizar que el receptor disponga de una intensidad de señal (potencia óptica) adecuada. En los presupuestos de potencia óptica, la atenuación se especifica en decibelios (dB) y la potencia óptica en dBm .

La cantidad de potencia óptica que un transmisor emite a través de una fibra determinada depende de la naturaleza de su fuente óptica activa ( LED o diodo láser ) y del tipo de fibra , incluyendo parámetros como el diámetro del núcleo y la apertura numérica . En ocasiones, los fabricantes especifican un presupuesto de potencia óptica únicamente para la fibra óptima para su equipo, o bien indican que su equipo funcionará a una distancia determinada, sin mencionar las características de la fibra. El usuario debe determinar, previamente con el fabricante o mediante pruebas, las pérdidas de transmisión para el tipo de fibra que se va a utilizar y la intensidad de señal requerida para un nivel de rendimiento específico.

Además de las pérdidas de transmisión , incluidas las de cualquier empalme y conector, se debe prever al menos varios dB de pérdidas de margen de potencia óptica , para compensar el envejecimiento de los componentes y permitir futuros empalmes en caso de que se corte un cable .

L _T = αL + L _c + L _s

Definiciones:

• L _T - Pérdida total
• α - Atenuación de la fibra
• L - Longitud de la fibra
• L _c - Pérdida del conector
• L _s - Pérdida de empalme

Las redes ópticas pasivas utilizan divisores ópticos para dividir la señal descendente en hasta 32 flujos, generalmente una potencia de dos. Cada división en dos reduce a la mitad la potencia transmitida y, por lo tanto, causa una atenuación mínima de 3  dB (${\displaystyle {\tfrac {1}{2}}}$≈ 10 ^−0,3 ).

La comunicación por fibra óptica de larga distancia se hizo práctica solo con el desarrollo de fibras de vidrio ultratransparentes. Una pérdida de trayectoria típica para fibra monomodo es de 0,2  dB/km, ^{[ 5 ]} mucho menor que cualquier otro medio guiado.

• Relación ganancia/ruido de la antena
• ecuación de transmisión de Friis
• Radiador isotrópico
• Propagación multitrayecto
• Presupuesto de potencia óptica
• Patrón de radiación
• Planificación de RF

 Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C . Administración de Servicios Generales . Archivado del original el 22 de enero de 2022.

• Calculadora de presupuesto de enlace para LAN inalámbrica
• Calculadora de presupuesto de enlace punto a punto
• Calculadora/planificador de presupuesto MUOS Link
• "Presupuesto de enlace RF" . easycalculator.org .
• Calculadora de presupuesto de enlace en Python para satélites
• Presupuesto de enlace para satélites pequeños (con ejemplos en Python)
• Calculadora de presupuesto de energía de fibra óptica