Разумевање Вирелесс Ранге Израчунавање

Један од кључних прорачуна у било ком бежични дизајн је распон, максимално растојање између предајника и пријемника за нормалан рад. Овај чланак идентификује факторе који су укључени у израчунавање опсега и показује како да процени опсег како би обезбедио поуздано комуникације везу.

Зашто Стварни опсег може разликовати наведеног опсега

Да ли сте икада купили бежични радио за уграђеним пројекат и открио да нисте постигли радио фреквенција (РФ) опсега је наведено у фиш? Зашто је то? То је вероватно због разлика између како је добављач мери опсег и како се користи радио.

Добављачи обично одређују опсег тако што ћете га произилази емпиријски од реалног света тестова или помоћу обрачун. Или приступ је у реду све док рачун за све варијабле. Емпиријска решење, међутим, може открити стварног света ситуације које калкулације не баве.

Пре него што се упореде приступе, хајде да дефинишемо неколико термина за разумем бројеве произвођача или релевантних варијабли за домета.

Снага и дБм калкулације

РФ снаге се најчешће изражена и измерена у децибелима са милливатт референце, или дБм. Један децибел је логаритамска јединица која је однос снаге система на неки референце. Један децибел Вредност КСНУМКС је еквивалентна размери КСНУМКС. Децибел-милливатт је излазна снага у децибелима упућује на КСНУМКС мВ.

Пошто дБм је заснован на логаритамски, то је мерење апсолутна власт. За свако повећање КСНУМКС дБм је отприлике два пута излазна снага, а свако повећање од КСНУМКС дБм представља повећање десетоструко на власти. КСНУМКС дБм (КСНУМКС МВ) КСНУМКС пута снажнији од КСНУМКС дБм (КСНУМКС МВ), и КСНУМКС дБм (КСНУМКС МВ) КСНУМКС пута јачи од КСНУМКС дБм.

Можете претворити између мВ и дБм користећи следеће формуле:

П (дБм) = КСНУМКС • логКСНУМКС (н (мВ))

Н (мВ) = КСНУМКС (П (дБм) / КСНУМКС)

На пример, снага КСНУМКС мВ у дБм је:

дБм = КСНУМКСлогКСНУМКС = КСНУМКС

или око КСНУМКС дБм. ДБМ вредност КСНУМКС дБм у мВ моћи је:

Н = КСНУМКС / КСНУМКС = КСНУМКС = КСНУМКС мВ

пут gubitak

Слабљење је смањење густине енергије која се јавља као радио талас се шири преко дистанцу. Примарни фактор у Слабљење је опадање снаге сигнала на даљину од радио-таласа самих. Радио таласи пратити закону обрнутог квадрата за густине енергије: густина снаге је пропорционалан обрнутом квадрату растојања. Сваки пут када дупло раздаљину, добићете само једна четвртина моћ. То значи да свако повећање КСНУМКС-дБм, у излазном снагом дуплира могуће растојање које је остварљиво.

Осим тога моћи предајника, још један фактор који утиче на опсег је пријемник осетљивост. Обично се изражава у -дБм. Пошто и излазна снага и осетљивост пријемника се наводи у дБм, можете користити просто сабирање и одузимање израчунати максимални губитак путању да систем може да изложи:

Максимални пад пут = преносе енергију - осетљивост пријемника + добитке - губитке

Добици укључују било добит произилази из правца пријемног и / или примају антене. Антена добици су обично изражена у дБи упућује на изотропној антене. Губици укључују било какав филтер или слабљење кабла или познате услове животне средине. Овај однос може бити наведено као линк буџет, који је обрачун свих добитака и губитака система за мерење јачине сигнала на пријемнику:

Примљена снага = преносе Повер + добитак - губитак

Циљ је да би добила моћ већа од осетљивости пријемника

У слободном простору (идеално стање), обрнути квадрат закон је једини фактор који утиче на опсег. У стварном свету, међутим, опсег може бити деградирани других фактора:

• Препреке попут зидова, дрвеће, и брда може да доведе до значајног губитка сигнала.

• Вода у ваздуху (влажност) може да апсорбује РФ енергију.

• Метални објекти могу рефлектовати радио таласа, стварајући нове верзије сигнала. Ове више таласи до пријемника у различитим временима и деструктивно (и понекад конструктивно) омета себе. То се зове рефлексија.

фаде маргина

Постоји много формула за квантификовање ове препреке. Када објављивање бројева домета, међутим, произвођачи често игноришу препреке и стање само линија видљивости (ЛОС) или идеалног броја опсег пут. У правичности према произвођачу, то је немогуће знати све ситуације у којима се могу користити радио, тако да је немогуће израчунати посебну понуду што би се могло постићи. Произвођачи ће понекад укључују фаде маргину у њиховом прорачуну да обезбеде такве услове животне средине. Тако је једначина за прорачун даљину постаје:

Максимални пад пут = преносе енергију - губитке - - осетљивост пријемника + добици избледети маржа

Фаде маргина је додатак дизајнер систем укључује у рачун за непознатим варијабли. Што је већа бледи маргина, бољи укупан квалитет веза ће бити. Са бледе маргина постављен на нулу, веза буџет још увек важи, само у Лос условима, што није баш практично за већину дизајна. Износ фаде марже укључити у прорачун зависи од окружења у којем се очекује да систем бити распоређени. Бледе маргина КСНУМКС дБм је добра, али боља број би се КСНУМКС да КСНУМКС дБм.

Као пример, претпостављају за пренос снаге КСНУМКС дБм, а осетљивост пријемника од -КСНУМКС дБм, добити антене добит од КСНУМКС дБи, преносе антена добит од КСНУМКС дБи, и фаде маргину КСНУМКС дБ. губитак кабл је занемарљив:

Максимални пад пут = преносе енергију - губитке - - осетљивост пријемника + добици избледети маржа

В - највећи губитак пут = КСНУМКС - (-КСНУМКС) + КСНУМКС - КСНУМКС = КСНУМКС дБ

Када је пронађен највећи губитак пут, можете наћи распон од формули:

Удаљеност (км) = КСНУМКС (максимални губитак пут - КСНУМКС - КСНУМКСлог (Ф)) / КСНУМКС

где је ф = фреквенција у МХз. На пример, ако је највећи губитак пут је КСНУМКС дБ на фреквенцији од КСНУМКС ГХз или КСНУМКС МХз, опсег ће бити:

Удаљеност (км) = КСНУМКС (КСНУМКС - КСНУМКС - КСНУМКС) / КСНУМКС = КСНУМКС км

Слика КСНУМКС показује однос између максималног губитка путу и ​​опсегу на фреквенцији од КСНУМКС ГХз.

КСНУМКС. Крива показује везу између линка буџета или максималне Слабљење у дБм и етапу у километара.

Тумачење емпиријских резултата

Док емпиријске методе су веома корисни у одређивању опсега, често је тешко постићи идеалну ЛОС за реалног света мерења и тешко разумети колико бледи маргина да се изгради у систем. Мерени резултати могу помоћи у идентификацији проблема изван РФ размножавања који могу утицати на опсег система, као што су вишеструког ширења, мешање и апсорпцију РФ. Али нису сви из стварног света тестови су исти, тако да у стварном свету мерења треба да се првенствено користи за јачање веза буџета бројеве израчунати изнад.

Фактори који могу утицати на опсег постигнут у емпиријском тесту укључују антеном, висина антене и сметње. Добитак антене је кључни извор добитка у систему. Често произвођачи ће потврдити своју радио да ради са различитим врстама антена са хигх-гаин Иаги и патцх антена на више умерено-гаин Омнидирецтионал антена. Важно је да се обезбеди тестови су изведени са истим типом антене са којим се сада користи радио. Промена од КСНУМКС-дБм антене ка КСНУМКС-дБм антене на оба предајника и примају стране ће изазвати разлику КСНУМКС-дБм у везу буџет и смањи опсег од пола.

Антена висине и Френела зона

висина антена је још једна брига за емпиријских мерења. Подизање висине антене ради два главна ствари. Прво, она може помоћи да те изнад свих могућих препрека, као што су возила, људи, дрвећа и зграда. Друго, може да помогне да твоја права Сигнал Патх РФ Лос најмање КСНУМКС% дозволу у Фреснел зоне.

Френела зона је еллипсоид обим између предајника и пријемника чији је област је дефинисан таласне дужине сигнала. То је израчуната област која настоји да објасни блокаде или дифракција радио таласа. Користи се за израчунавање одговарајуће одобрење сигнал треба да имају око препрека за постизање оптималне јачину сигнала. Општи правило је да се у Лос пут јасно изнад препреке које су не више од КСНУМКС% од висине антене.

Закривљеност Земље може утицати ЛОС за дугорочним бежичним везама. У табели даје неке примере утицаја, где висина Земље на средину линк стазе не узима у обзир брда или других карактеристика терена и висине антене постиже сигнал да је најмање КСНУМКС% у Фреснел зони.
У многим практичним подешавањима, ваши примопредајници може да функционише са мањом висином антене, али је добра опклада да су произвођачи пласирају своје антене на одговарајућој висини. За своју апликацију, треба да настоје да имају одговарајућу висину антене за постизање најбољег опсег. Слика КСНУМКС илуструје како удаљеност пут, висина препрека, а висина антена се односе на Фреснел зоне.

КСНУМКС. Жељену висину антене одређује висину препрека и факторинг у КСНУМКС% марже у надокнади услова Фреснел зоне.

Коначно, бука и мешање може имати негативан утицај на домету бежичне система. Бука не могу контролисати али треба уградити опсегу ако је питање. У индустријским, научне, и медицинске (ИСМ) тракама на КСНУМКС да КСНУМКС МХз (Северна Америка) и КСНУМКС ГХз (широм света), интерференција се често може очекивати, али чини је тешко. Произвођачи могу обављати емпиријских провјера само када мешање није присутан. То је свакако могуће да ваш окружење има већи сметње од био присутан током тестирања произвођача.

резиме

Са толико променљивих у систему, како можете знати да ли ће се опсег тврди произвођач односи на ваш систем? Често је немогуће знати да ли су тестови изводе емпиријски или ако су израчунате бројеве домета. У сваком случају, анализирајући максималну снагу за пренос и осетљивост пријемника, можете генерисати база за поређење једне радио на следећи. Коришћењем ових бројева, заједно са комплет за слабљење марже и било добити због антене или губитке услед РФ каблова, можете израчунати максималну линк буџета. Затим користите једначину удаљеност изнад за израчунавање свој опсег. За разне радио-уређаје, ово би требало да обезбеди добар основни за поређење два или три система који задовољавају ваше потребе.

Да би се разумела да ли ће радија радити у апликацији, требало би да се залаже за прецизне стварног света тестова које се чине за висину антене, рефлексија, сметњи и препрека. Одлагање реалног света тестове за вашу апликацију и само узимање бројева произвођача дословно може оставити пита: "Шта је мој домет?"

Остави поруку 

Листа порука