漲姿勢 | 無線通訊距離現(xiàn)場評估知多少？

在現(xiàn)實(shí)生活中，無線通訊技術(shù)無時(shí)無刻的圍繞在我們身邊，它好像看不到，聽不著，摸不到，但確確實(shí)實(shí)和我們生活密切相關(guān)，如我們的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、家里的Wifi網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、GPS衛(wèi)星定位、FM收音機(jī)等等。那么，作為現(xiàn)場應(yīng)用工程師，在布置這些網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，信號覆蓋就成為我們必須要掌握的重要課題。下面我們將通過理論和實(shí)際相結(jié)合的方式，簡單介紹下如何評估無線通訊的信號覆蓋距離。

公式(1)

傳輸損耗(dB)= 20lgf(MHZ)+20lgD(km)+32.44

公式(2)

D是兩點(diǎn)之間的距離

F是工作頻率

將上面公式(1)和公式(2)合并后得：

20lgD(km)= 發(fā)射功率(dBm)– 插入損耗(dB)+ 接收端和發(fā)射端天線增益(dB) - 接收靈敏度(dBm) - 20lgf(MHZ)- 32.44 (3)

說到這里，相信大家很明白我們的通訊距離和什么因素有關(guān)了。通訊距離和我們使用的工作頻率成反比，也就是說工作頻點(diǎn)越高，在自由空間傳輸?shù)木嚯x越近。那么，在通訊頻率已經(jīng)固定了的情況下，我們?nèi)绾翁嵘ㄓ嵕嚯x呢?答案是顯而易見的，提升發(fā)射功率和增加接收器的接收靈敏度都可以增加無線的通訊距離。

例如由致遠(yuǎn)電子股份有限公司研發(fā)的ZM5168系列的ZigBee大功率模塊ZM5168P2的發(fā)送功率最高可以達(dá)到20dBm，接收靈敏度最大可以達(dá)到-100dBm，假設(shè)我們使用的天線增益5dBi，天線接口和在2.4GHz電波在空氣中傳輸時(shí)造成的總損耗為18dB。這與我們進(jìn)行的實(shí)際測量的通訊距離基本一致的。

在公式(1)中，我們可以告訴大家另外一個(gè)非常有用的，而且非常有趣的現(xiàn)象，如果我們的距離需要翻一倍，那么對應(yīng)的傳輸損耗需要增加多大呢?我們一帶入公式(1)就可以得出增加的傳輸損耗

△Los=20lg2=6dB (4)

這是一個(gè)很有用的一個(gè)參數(shù)，比如我們在上面的距離計(jì)算中，得到的ZigBee模塊ZM5168P2的空氣的傳輸距離是2.5km，如果我們中間有障礙物，如有一堵木板墻，木板墻的傳輸損耗為6dB，這時(shí)我們就可以初步估算經(jīng)過一堵木板墻后的傳輸距離衰減為1.25公里，如果障礙物是紅磚水泥墻(25cm)，損耗大概是18dB，換算為距離衰減8倍，這時(shí)我們可以估算經(jīng)過一堵紅磚水泥墻時(shí)，距離只剩下約275m。因此記住這個(gè)6dB的衰減數(shù)據(jù)，對我們現(xiàn)場的工程施工時(shí)的距離估算是有非常大的指導(dǎo)意義。