从一个完整的通信链路来看,我们可以知道,影响传输距离的主要因素可以分为:空间损耗、天线增益、馈线损耗、发射功率和接收灵敏度 简易模型如下: 因素1 空间损耗 空间损耗,由自然界因素决定。其主要包含这三类子因素:自由空间衰落、 障碍物与地形。 自由空间损耗 电波随在自由空间距离扩散而产生的衰耗叫自由空间损耗。自由空间是理想的空间,在此空间中电波不会产生反射、折射和散射等现象。 费里斯公式: fMhz 射L(dB)=32.44+20lg(fMHz)+20lg(dkm) 例:433MHz的信号传输的传输6Km的损耗: L=32.44+20lg(433)+20lg(6) ≈100.73(dB) 障碍物与地形衰减 障碍物会阻挡微波的传输,不同的障碍物对微波的衰落不同,与其材质相关。 不同材质对不同频率微波信号的衰减情况: 钢筋混泥土对微波信号的衰减最大,平常设备安装 时应尽可能避开钢筋混泥土的阻挡,或者尽可能的加大发射功率来补偿衰减使提高通信质量。 同时由于微波传输过程中由于地形等的影响,信号会产生反射、散射等传播现象,导致出现多径干扰,影响传输距离。 因素2 天线增益 天线增益,是指可衡量天线辐射能量的集中程度,表示天线在空间某点的功率与理想 (无方向性)天线在同一点的功率之比,单位dBi。 n(天线效率)=天线的辐射功 率/天线的输入功率 计算公式: Gain(dB)=20lgfGHz+20lgdm+10lgn+20.4 当频率一定时,天线口径增加一倍,天 线增益增加6dB,当天线口径一定时,频 率增加一倍,天线增益也增加6dB 。 因素3 馈线损耗 实际应用中可能会出现安装时,设备与天线连接需要使用馈线进行连 接,或者PCB上射频走线等会有一定的损耗。频率越小,馈线长度越短, 则馈线的损耗就越小,那么同等条件下,传输距离就越远。 尽可能缩短馈线或者选用损耗较小的馈线进行连接。 因素4、5 发射功率与接收灵敏度 发射功率和接收灵敏主要由设备性能决定,通常衡量设备通信性能的关键参数, 发射功率越大,接收灵敏度绝对值越大,说明系统增益越大,同等条件下通信 距离越远。 SX1278 芯片灵敏度规格: 链路计算 某A、B两设备在470MHz上进行无线通信,距离d=5KM,天线增益为GT=GR=2dB,连接 天线馈线损耗LT=LR=1dB,发射功率为PT=20dBm,接收灵敏度为PR=-124dBm ,分析其链路情况,判断其通信距离是否可以实现。 传输损耗:Ls=32.44+20lg(fMHz)+20lg(dkm)=99.86 dB 链路总损耗:L总=LS+LT+LR=101.86 dB 系统增益:GS=PT-PR=20-(-124)=144 dB 链路总增益:GL=GS+GT+GR=148 dB 链路余量:Maigin=GL-L总=46.14 dB 通过以上理论上计算,还有足够的链路余量说明可以实现以上通信距离。但是上面是理想的情况,实际中,跟天线的高度有关(即可视距离)、遮挡物有关,信号传输中多径情况有关。以上参数经验距离为3KM左右。
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