Calculadora de alcance de walkie-talkie
Até onde o seu rádio FRS, GMRS ou de radioamador alcança de verdade? Escolha os rádios, a altura das antenas, o terreno e as árvores. A estimativa vem de um modelo de propagação publicado, checa os limites de potência da FCC para o seu canal e mostra as contas.
Como o alcance é calculado?
A calculadora encadeia cinco etapas. Cada uma é uma fórmula publicada ou uma estimativa editorial identificada como tal, e a tabela de cálculo abaixo do resultado mostra os números para os seus dados.
1. Horizonte de rádio
Os sinais de VHF e UHF viajam perto da linha de visada, levemente curvados pela atmosfera. Com o raio efetivo padrão de 4/3 do raio da Terra, o horizonte de rádio é d (km) = 4.12 x (sqrt(h1) + sqrt(h2)) com as alturas em metros, ou d (mi) = 1.41 x (sqrt(h1) + sqrt(h2)) com as alturas em pés. Dois portáteis a 1,5 m (5 ft) têm um horizonte de cerca de 10 km (6,3 mi). Nenhuma potência passa dele, e por isso a altura da antena importa tanto.
2. Perda mediana no trajeto (modelo de Egli)
Dentro do horizonte, a perda vem do modelo de Egli (J. J. Egli, "Radio Propagation Above 40 MC Over Irregular Terrain", Proceedings of the IRE, outubro de 1957), um ajuste empírico a medições de cerca de 40 a 1.000 MHz. Na forma fechada, é P_R = G_T G_R (h_T h_R / d^2)^2 (40 / f)^2 P_T, que em decibéis, com antenas isotrópicas, distância em km, alturas em m e frequência em MHz, fica:
L = 120 + 40 log(d) - 20 log(h_T) - 20 log(h_R) + 20 log(f / 40)
O último termo é o fator de terreno de Egli, a perda mediana extra de um terreno irregular em relação a uma Terra lisa: 21,3 dB em 462 MHz e 11,3 dB em 146 MHz. A calculadora o aplica conforme a classe de terreno: nada dele em terreno plano e aberto ou sobre a água (perda pura de Terra plana), metade em terreno levemente ondulado (uma interpolação editorial entre os dois casos que a fórmula de Egli cobre) e ele inteiro em terreno acidentado. A perda nunca fica abaixo da perda no espaço livre, 32.45 + 20 log(f) + 20 log(d), o que só pesa em distâncias curtas ou a partir de grandes alturas.
3. Perdas extras
| Perda | Valor em 462 MHz | Fonte |
|---|---|---|
| Uma serra bloqueia o caminho | 20,5 dB além do terreno ondulado | Aproximação de gume de faca único da ITU-R P.526, J(v) = 6.9 + 20 log(sqrt((v - 0.1)^2 + 1) + v - 0.1), em v = 2,4 (um morro que bloqueia claramente a visão) |
| Vale profundo ou cânion | 15 dB além da mediana de Egli | Estimativa editorial |
| Árvores esparsas | 7,9 dB | Modelo de vegetação de Weissberger, L = 1.33 f^0.284 d^0.588 (f em GHz, profundidade da vegetação d em m), supondo 30 m de árvores no caminho |
| Mata densa | 16,0 dB | Modelo de Weissberger, supondo 100 m de árvores no caminho |
| Casas de bairro residencial | 10 dB | Estimativa editorial |
| Prédios de cidade | 20 dB | Estimativa editorial; a diferença de 10 dB para o bairro residencial fica perto da diferença de 8,4 dB que o modelo de Okumura-Hata dá entre os casos urbano e suburbano em 462 MHz |
| Um rádio dentro de uma construção | 12 dB | Estimativa editorial; construções reais vão de poucos dB (estrutura de madeira, perto de uma janela) a muito mais (metal, concreto, subsolos) |
| Portátil junto ao corpo | 3 dB por portátil | Estimativa editorial; as medições publicadas de perda pelo corpo em UHF variam muito com a pegada e a posição |
| Cabo coaxial, a cada 30 m (100 ft) | RG-58 12,7 dB, LMR-240 5,4 dB, LMR-400 2,7 dB | LMR: tabelas de atenuação publicadas pela Times Microwave. RG-58: ajustado aos seus 3,3 dB a cada 30 m (100 ft) em 50 MHz e 21,5 dB em 1 GHz citados |
Os ganhos de antena usam valores comuns: cerca de -3 dBi para a antena original de um portátil, cerca de 0 dBi para uma antena de portátil de tamanho completo, 2,15 dBi para uma antena de teto de quarto de onda, e as especificações em dBd (3 dB e 6 dB) convertidas para dBi somando 2,15, já que a maioria dos fabricantes de antenas veiculares e de base informa dBd. Escolha "Ganho personalizado" se a ficha da sua antena disser outra coisa.
4. Balanço do enlace
Potência recebida = potência de transmissão (dBm) + ganho da antena de transmissão + ganho da antena de recepção - perdas no cabo - perda pelo corpo - perda no trajeto - perdas extras. O enlace funciona enquanto esse valor fica acima do limiar do receptor, -116 dBm por padrão. O alcance confiável reserva uma margem de 10 dB para as oscilações do sinal; o melhor caso não reserva nenhuma. As duas direções da conversa são calculadas e a mais fraca define o alcance, então uma base de 50 W falando com um portátil de 5 W fica limitada pela resposta do portátil.
5. Cálculo da distância
Como a perda cresce com 40 log(d), a distância em que o balanço se esgota tem uma resposta em forma fechada. A calculadora então a limita ao horizonte de rádio e informa qual limite manda: se é o horizonte, só a altura da antena ajuda; se é a intensidade do sinal, potência, antenas, cabo e terreno contam. No modo repetidora, o enlace de cada rádio com a repetidora (467 MHz na subida, 462 MHz na descida) é calculado do mesmo jeito, com a altura da repetidora como uma das antenas, e o resultado é um raio ao redor da repetidora.
O que o modelo deixa de fora?
- O perfil real do terreno entre você e o outro rádio. Um morro bem no meio do caminho pode reduzir o alcance a poucas centenas de metros; uma visão livre de um lado ao outro de um vale pode levá-lo bem além destes números. Para um trajeto específico, consulte um mapa topográfico.
- Dutos troposféricos e outras propagações incomuns, que às vezes levam sinais de UHF muito além do horizonte.
- Rádio PX (CB) e HF. Em 27 MHz e abaixo, a onda de superfície e o salto se comportam de outro jeito, então o CB fica fora deste modelo.
- Modos digitais, interferência e ruído de outros usuários, e a qualidade do receptor de cada rádio além do limiar que você informar.
A estimativa é uma mediana: metade dos trajetos reais dessa classe vai se sair melhor e metade pior. Use-a como número de planejamento, não como garantia, e teste com os rádios antes de depender deles.
Quais limites da FCC ela checa?
Para o FRS: 2 W ERP nos canais 1 a 7 e 15 a 22, 0,5 W ERP nos canais 8 a 14 (47 CFR 95.567), antena não removível (47 CFR 95.587) e nada de repetidoras. Para o GMRS: 5 W ERP nos canais 1 a 7, 0,5 W ERP nos canais 8 a 14 só para portáteis, e 50 W de potência de saída do transmissor para estações móveis, de base e repetidoras nos canais principais 15 a 22 (47 CFR 95.1767). A ERP é calculada como potência mais ganho da antena menos 2,15 dB menos a perda no cabo. A calculadora sinaliza uma configuração que passa de um limite; ela não diz que uma configuração é legal, o que também depende da homologação do rádio na FCC. As regras valem só nos Estados Unidos: a Europa e muitos outros países usam o PMR446, sob os seus próprios órgãos reguladores, e no Brasil os rádios precisam de homologação da Anatel.
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- Repetidoras GMRS: como achar uma, pedir acesso e programar os tons.
- Rádio GMRS explicado: o que é o GMRS, quem precisa dele e quanto custa.
Perguntas frequentes
Respostas rápidas para o que os leitores mais perguntam
Até onde os walkie-talkies alcançam de verdade?
Entre duas pessoas no chão, a maioria dos portáteis FRS e GMRS alcança bem menos que o número da caixa. Neste modelo, dois portáteis GMRS de 5 W na altura da cabeça alcançam 0,9 a 1,6 km entre as casas de um bairro residencial, 0,5 a 1,0 km numa trilha em morro com mata e 2,9 a 5,1 km em terreno plano e aberto ou sobre a água. Dois rádios FRS sem licença em terreno ondulado aberto alcançam 1,2 a 2,2 km.
Por que a caixa diz 36 milhas (58 km)?
O alcance da embalagem é um número de melhor caso, com linha de visada, normalmente de um ponto alto a outro. A calculadora o reproduz: coloque um portátil de 5 W a 900 m (3.000 ft) acima do outro em terreno aberto e a estimativa é 70 a 125 km. Ponha os dois rádios de volta no chão de um bairro residencial e os mesmos rádios conseguem 0,9 a 1,6 km.
Uma antena mais alta ou mais potência acrescenta mais alcance?
As duas ajudam, e a altura muitas vezes custa menos. Em terreno ondulado, erguer um portátil de 1,5 m para 4,6 m (5 para 15 ft) leva dois portáteis GMRS de 1,6 para 2,7 km de alcance confiável, enquanto dez vezes mais potência nos dois rádios (de 5 W para 50 W) dá 2,8 km. A altura também eleva o horizonte de rádio, o que a potência não faz. Veja o guia de antenas GMRS para as opções práticas.
Até onde o GMRS alcança por uma repetidora?
Uma repetidora escuta numa entrada de 467 MHz e retransmite em 462 MHz a partir de uma antena alta, então cada rádio só precisa alcançar a torre. Com uma repetidora de 50 W e antena a 30 m (100 ft) de altura, este modelo dá a um portátil de 5 W 8,4 a 15 km a partir da repetidora e a um móvel de 50 W 23 a 28 km, em terreno ondulado com pouca vegetação. Como achar e usar uma está no guia de repetidoras GMRS.
O GMRS tem mais alcance que o FRS?
Um pouco, principalmente porque o GMRS permite mais potência nos canais 15 a 22, antenas removíveis, rádios veiculares e de base, e repetidoras. De portátil para portátil, em terreno ondulado aberto, o modelo dá 1,2 a 2,2 km para o FRS e 1,6 a 2,8 km para o GMRS de 5 W. O salto maior vem de um rádio móvel, de uma antena melhor ou de uma repetidora. O comparativo GMRS ou FRS trata do lado das regras.
Preciso de licença para usar esses rádios?
Rádios FRS não precisam de licença. Transmitir no GMRS exige uma licença GMRS da FCC: sem prova, taxa de pedido de US$ 35, validade de 10 anos, e ela cobre a sua família próxima. Rádios de radioamador em 2 m e 70 cm exigem uma licença de radioamador, que tem prova. O guia da licença GMRS mostra o pedido passo a passo. Essas são regras dos EUA; no Brasil, use rádios homologados pela Anatel.
Esta calculadora serve para rádio PX (CB)?
Não. O CB opera em 27 MHz, onde a onda de superfície e a propagação ocasional por salto se comportam de outro jeito que o rádio de linha de visada em VHF e UHF. O modelo daqui foi feito para cerca de 40 a 1.000 MHz.