2、遥测链路模型：发射端、传输信道、接收端、链路预算基础、链路损耗模型
各位好，我是老张。今天咱们聊聊遥测链路模型。说白了，就是把信号从A点送到B点，中间经历了什么，怎么算，怎么避坑。
遥测链路，我习惯把它拆成三段：发射端、信道、接收端。每一段都有它的脾气。你想想看，信号从发射机出来，经过天线，穿过空气，再被接收天线捕获，最后进接收机——这一路，损耗是必然的。
2.1 发射端：信号从这里出发
发射端，说白了就是信号的起点。它包括传感器、编码器、调制器、功放和天线。我个人习惯把发射端分成两个部分：基带部分和射频部分。
- 基带部分：负责把原始数据变成适合传输的波形。比如，把温度传感器的电压值变成数字信号，再编码、调制。
- 射频部分：负责把基带信号搬移到高频，然后放大，最后通过天线辐射出去。
这里有个关键参数——发射功率。单位是dBm。我在项目中遇到过，有人把发射功率设得太高，结果功放烧了。嗯，这里要注意：功率不是越大越好，得看功放的线性区。
2.2 传输信道：信号在路上的遭遇
信道，就是信号从发射天线到接收天线之间的路径。说白了，就是空气。但空气不是真空，它有各种干扰。
常见的信道问题有：
- 自由空间损耗：信号随着距离增加而衰减。这是最基本的损耗。
- 多径效应：信号反射、折射，导致接收端收到多个副本，互相干扰。
- 遮挡：建筑物、树木、山体，都会挡住信号。
- 大气吸收：氧气、水蒸气会吸收特定频率的信号。
我记得有一次做无人机遥测，信号在低空飞得好好的，一升高就断了。后来发现是大气吸收在作怪。嗯，频率选错了。
2.3 接收端：信号在这里被还原
接收端，包括接收天线、低噪声放大器（LNA）、混频器、解调器和解码器。它的任务，就是把微弱的信号从噪声里捞出来。
接收端最关键的指标是接收灵敏度。它决定了你能收到多弱的信号。单位也是dBm。比如，-100dBm的灵敏度，意味着信号功率低于这个值，你就收不到了。
我曾经踩过一个坑：接收端的天线增益选得太低，结果信号链路预算不够，数据丢包严重。后来换了个高增益天线，问题解决了。所以，天线增益不是小事。
2.4 链路预算基础：算一算信号能走多远
链路预算，说白了就是算账。算一算信号从发射端到接收端，一路上的增益和损耗，最后看看接收端还能收到多少信号。
公式很简单：
接收功率 = 发射功率 + 发射天线增益 - 发射端馈线损耗 - 自由空间损耗 - 大气损耗 - 接收端馈线损耗 + 接收天线增益单位都是dB或dBm。注意，dB是相对值，dBm是绝对值。别搞混了。
举个例子：
| 项目 | 数值 |
|---|---|
| 发射功率 | 20 dBm |
| 发射天线增益 | 3 dBi |
| 发射端馈线损耗 | -1 dB |
| 自由空间损耗（10km） | -120 dB |
| 大气损耗 | -2 dB |
| 接收端馈线损耗 | -1 dB |
| 接收天线增益 | 6 dBi |
| 接收功率 | -95 dBm |
如果接收灵敏度是-100dBm，那这个链路还有5dB的余量。嗯，够用。但如果余量是负的，那就得想办法了。
2.5 链路损耗模型：怎么算损耗
链路损耗模型，就是用来估算信号在信道中衰减多少的公式。常用的有几种：
- 自由空间损耗模型：最简单，只考虑距离和频率。公式：
L = 32.4 + 20log10(f) + 20log10(d)，f是频率（MHz），d是距离（km）。 - Okumura-Hata模型：适用于城市环境，考虑了建筑物遮挡。我在地面遥测中常用这个。
- Two-Ray模型：考虑地面反射，适用于视距通信。无人机遥测经常用。
- 对数正态阴影模型：考虑随机遮挡，用于估算信号波动。
我个人习惯，先用自由空间模型算个大概，再用Okumura-Hata模型修正。你想想看，自由空间模型太理想了，实际环境哪有那么干净？
下面这张图，是我画的遥测链路模型框架图。它把发射端、信道、接收端、链路预算和损耗模型串起来了。
这张图把整个链路模型串起来了。你从发射端出发，经过信道，到接收端。同时，链路预算和损耗模型是贯穿始终的计算工具。说白了，没有预算，你就是在盲飞。
好了，这一章就到这里。链路模型是遥测的基础，你把它吃透了，后面的延时分析才能站得住脚。