Legg til favoritt Set Hjemmeside
Stilling:Hjem >> Nyheter

produkter Kategori

Produkter Tags

Fmuser nettsteder

Om trådløse Range Beregninger

Date:2016/1/20 16:42:22 Hits:
av Chris Downey

Electronic Design


En av de viktigste beregningene i alle trådløse design er rekkevidde, den maksimale avstanden mellom sender og mottaker for normal drift. Denne artikkelen identifiserer faktorer involvert i beregning av rekkevidde og viser hvordan å anslå utvalg for å sikre en pålitelig kommunikasjonslink.


Hvorfor Faktisk Range Kan ikke lik Sagt Range


Har du noen gang kjøpt en trådløs radio for en innebygd prosjekt og oppdaget at du ikke oppnå radiofrekvens (RF) varierer angitt i databladet? Hvorfor det? Det er sannsynligvis på grunn av forskjeller mellom hvordan leverandøren målte området og hvordan du bruker radioen.


Leverandører vanligvis avgjøre serien ved å utlede det empirisk fra reelle tester eller ved hjelp av en beregning. Enten tilnærming er greit så lenge du står for alle variabler. En empirisk løsning kan imidlertid avsløre virkelige situasjoner som beregningene ikke tar.


Før vi sammenligne tilnærminger, la oss definere noen begreper for å forstå en produsentens tall eller relevante variabler for serien.


Makt og dBm Beregninger


RF-effekten er vanligvis uttrykkes og måles i desibel med en milliwatt referanse, eller dBm. En desibel er en logaritmisk enhet som er et forhold mellom kraft i systemet til en viss referanse. En desibel verdi av 0 tilsvarer et forhold på 1. Decibel-milliwatt er utgangseffekten i desibel referert til 1 mW.


Siden dBm er basert på en logaritmisk skala, er det en absolutt effektmåling. For hver økning på 3 dBm det er omtrent det dobbelte av utgangseffekt, og hver økning på 10 dBm representerer en tidobling i kraft. 10 dBm (10 mW) er 10 ganger kraftigere enn 0 dBm (1 mW), og 20 dBm (100 mW) er 10 ganger kraftigere enn 10 dBm.


Du kan konvertere mellom mW og dBm ved hjelp av følgende formler:


P (dBm) = 10 • log10 (P (mW))


P (mW) = 10 (P (dBm) / 10)


For eksempel kan en strøm av 2.5 mW i dBm er:


dBm = 10log2.5 = 3.979


eller om 4 dBm. En dBm verdi av 7 dBm i mW av makt er:


P = 107 / 10 = 100.7 = 5 mW


Sti Loss


Utbredelsestapet er reduksjonen i effekttetthet som oppstår som en radiobølge forplanter seg over en avstand. Den primære faktor i utbredelsestap er reduksjonen i signalstyrke over avstand av radiobølger selv. Radiobølger følge en invers kvadratisk for strømtetthet: effekttettheten er proporsjonal med den inverse kvadrat av avstanden. Hver gang du dobler avstanden, får du bare en fjerdedel av strømmen. Dette betyr at hver 6-dBm økning i utgangseffekten dobler den mulige avstand som er oppnåelig.


Foruten sendereffekt, en annen faktor som påvirker serien er mottaker følsomhet. Det er vanligvis uttrykt i -dBm. Siden både utgangseffekt og mottaker følsomhet er oppgitt i dBm, kan du bruke enkel addisjon og subtraksjon til å beregne maksimal bane tap som et system kan medføre:


Maksimal bane tap = overføre makt - mottaker følsomhet + gevinster - tap


Gevinst inkludere eventuelle gevinster som følge av retnings sende og / eller motta antenner. Antenne gevinster er vanligvis uttrykt i dBi refererte til en isotropisk antenne. Tap inkludere noen filter eller kabeldemping eller kjente miljøforhold. Dette forholdet kan også angis som en link budsjett, som er regnskapsmessig behandling av gevinster og tap av et system for å måle signalstyrken på mottaker:


Mottatt kraft = overføre strøm + gevinster - tap


Målet er å gjøre den mottatte makt større enn mottakeren følsomhet


I ledig plass (en ideell tilstand), er den inverse kvadrat loven den eneste faktoren som påvirker rekkevidde. I den virkelige verden, men området også kan brytes ned av andre faktorer:


• Hindringer som vegger, trær og åser kan forårsake betydelig signaltap.


• Vann i luften (fuktighet) kan absorbere RF-energi.


• Metallgjenstander kan reflektere radiobølger, lage nye versjoner av signalet. Disse flere bølger nå mottakeren til forskjellige tider og destruktivt (og noen ganger konstruktivt) forstyrre seg selv. Dette kalles flerbane.


Fade Margin


Det er mange formler for tallfeste disse hindringene. Ved publisering range tall, men produsentene ofte ignorere hindringer og staten bare en line-of-sight (LOS) eller ideell bane utvalg nummer. I rettferdighet til produsenten, er det umulig å vite alle miljøer der en radio kan brukes, så det er umulig å beregne bestemt område man kunne oppnå. Produsenter vil noen ganger omfatte en fade margin i sin beregning for å sørge for slike miljøforhold. Dermed blir ligningen for avstandsberegninger blir:


Maksimal bane tap = overføre makt - mottaker følsomhet + gevinster - tap - fade margin


Fade margin er en innrømmelse et system designer inkluderer å ta høyde for ukjente variabler. Jo høyere fade margin, vil bedre den generelle koblingen kvaliteten være. Med en fade margin satt til null, er koblingen budsjettet fortsatt gyldig, bare i LOS forhold, som ikke er veldig praktisk for de fleste design. Mengden av fade margin å inkludere i en beregning er avhengig av miljøet i hvilket systemet forventes å bli utplassert. En fade margin på 12 dBm er bra, men en bedre tall ville bli 20 å 30 dBm.


Som et eksempel, anta en sendereffekt 20 dBm, en mottaker følsomhet på -100 dBm, mottar antenne gevinst på 6 dBi, overføre antenne gevinst på 6 dBi, og en fade margin på 12 dB. Kabel tap er ubetydelig:


Maksimal bane tap = overføre makt - mottaker følsomhet + gevinster - tap - fade margin


V - maksimal banen tap = 20 - (-100) + 12 - 12 = 120 dB


Når den maksimale banen tap er funnet, kan du finne alt fra formelen:


Avstand (km) = 10 (maks banen tap - 32.44 - 20log (f)) / 20


der f = frekvens i MHz. For eksempel, hvis den høyeste utbredelsestapet er 120 dB ved en frekvens på 2.45 GHz eller 2450 MHz, vil området være:


Avstand (km) = 10 (120 - 32.44 - 67.78) / 20 = 9.735 km


Fig 1 viser forholdet mellom den maksimale veitapet og rekkevidden ved en frekvens på 2.45 GHz.


1. Kurven viser forholdet mellom koblingen budsjettet eller maksimal banetapet i dBm og anslåtte området i kilometer.


Tolke empiriske resultater


Mens empiriske metoder er svært nyttig for å bestemme omfanget, er det ofte vanskelig å oppnå ideell LOS for reelle målinger og vanskelig å forstå hvor mye fade margin å bygge inn i et system. Målte resultater kan bidra til å identifisere problemer utenfor RF forplantning som kan påvirke rekkevidden til et system, for eksempel flerveisutbredning forstyrrelser og RF absorpsjon. Men ikke alle reelle testene er de samme, så reelle målinger bør brukes primært til å styrke koblingen budsjettall beregnet ovenfor.


Faktorer som kan påvirke rekkevidden oppnådd i en empirisk test inkluderer antenne gain, antenne høyde, og forstyrrelser. Antenneforsterkning er en viktig kilde til forsterkningen i systemet. Ofte produsenter vil sertifisere sine radio for å arbeide med ulike typer antenner fra high-gain Yagi og patch antenner til mer moderat-gain rundstrålende antenner. Det er viktig å sikre tester ble utført med den samme type av antenne som man nå ved hjelp av radio. Bytte fra 6-dBm antenne til en 3-dBm antenne på både sender- og mottakersiden vil føre til en 6-dBm forskjell i linken budsjettet og redusere rekkevidden til det halve.


Antennehøyde And The Fresnel sonen


Antenne høyde er en annen bekymring for empiriske målinger. Heve høyden av en antenne gjør to viktigste tingene. Først kan det hjelpe deg å komme over eventuelle hindringer som biler, mennesker, trær og bygninger. For det andre kan det bidra til å få din sanne RF LOS signalvei minst 60% klaring i Fresnel sonen.


Fresnel-sonen er en ellipsoide volum mellom sender og mottaker hvis område er definert av bølgelengden til signalet. Det er et beregnet areal som arbeider for å redegjøre for blokkering eller diffraksjon av radiobølger. Det er brukt til å beregne riktig klaring et signal bør ha rundt hindringer for å oppnå optimal signalstyrke. En generell tommelfingerregel er å ha LOS banen klar over hindringer som ikke er mer enn 60% av antennehøyden.


Den krumning av jorda kan også påvirke LOS for langtrekkende trådløse forbindelser. Tabellen gir noen eksempler på virkningen, der jordas høyde ved midtpunktet av koblingen banen ikke høyde for bakker eller andre terreng funksjoner og antennehøyden oppnår et signal som er minst 60% i Fresnel sonen.

I mange praktiske innstillinger, kan det hende at transceivere fungere med en lavere antenne høyde, men det er en god innsats som produsentene plassere sine antenner ved en passende høyde. For søknaden din, bør du bestrebe seg på å ha en passende antenne høyde for å oppnå det beste utvalget. Fig 2 illustrerer hvordan banen avstand, høyde på hindringer, og antennehøyde er relatert til Fresnel-sone.
 

2. Den ønskede antennehøyde bestemmes av hindringen høyde og i betraktning 60% margin for å kompensere for Fresnel-soneforhold.


Endelig kan støy og forstyrrelser har en negativ innvirkning på omfanget av et trådløst system. Støy kan ikke styres, men bør være priset inn i rekken hvis det er et problem. I den industrielle, vitenskapelige og medisinske (ISM) band på 902 å 928 MHz (Nord-Amerika) og 2.4 GHz (på verdensbasis), kan forstyrrelser ofte forventes, men sto for det er vanskelig. Produsenter kan utføre empiriske tester bare når forstyrrelser er ikke til stede. Det er absolutt sannsynlig at miljøet har større forstyrrelser enn det som var til stede under produsentens testing.


Oppsummering


Med så mange variabler i et system, hvordan kan du vite om området hevdet av en produsent vil gjelde til systemet ditt? Ofte er det umulig å vite om testene ble utført empirisk, eller hvis avstands tallene ble beregnet. Uansett, ved å analysere den maksimale sendeeffekt og mottaker følsomhet, kan du generere en baseline for å sammenligne en radio til den neste. Ved hjelp av disse tallene, sammen med et sett fade margin og eventuelle gevinster som følge av antenner eller tap som følge av RF-kabler, kan du beregne en maksimal koblings budsjett. Deretter bruker avstanden ligningen ovenfor for å beregne din egen serie. Av ulike radioutstyr, bør dette gi en god basis for å sammenligne to eller tre systemer som dekker dine behov.


For å forstå hvis radioene vil fungere i søknaden din, bør du strebe etter nøyaktige reelle tester som kan står for antennehøyde, multipath, forstyrrelser og hindringer. Forsinke reelle tester for søknaden din og bare ta produsentens tall ordrett kan forlate deg å spørre: "Hva er min rekkevidde?"

Legg igjen en beskjed 

Navn *
Epost *
Telefon
Adresse
Kode Se bekreftelseskoden? Klikk oppdatere!
Melding
 

Meldingsliste

Kommentarer Loading ...
Hjem| Om Oss| Produkter| Nyheter| Last ned| Støtte| Tilbakemelding| Kontakt oss| Service

Kontakt: Zoey Zhang Web: www.fmuser.net

Whatsapp / WeChat: + 86 183 1924 4009

Skype: tomleequan E-post: [e-postbeskyttet] 

Facebook: FMUSERBROADCAST Youtube: FMUSER ZOEY

Adresse på engelsk: Room305, HuiLanGe, No.273 HuangPu Road West, TianHe District., GuangZhou, China, 510620 Adresse på kinesisk: 广州市天河区黄埔大道西273台惠广305号)