Kablosuz Menzil Hesaplamalar Anlama

Herhangi bir kablosuz tasarımda önemli hesaplamalar biri normal çalışması için alıcı ve verici arasındaki maksimum mesafe aralığıdır. Bu makale aralığını hesaplayarak rol oynayan faktörleri tanımlar ve güvenilir bir iletişim bağlantısını sağlamak için aralığını tahmin etmek için nasıl gösterir.

Neden Gerçek Aralığı Eşit Değil Aralığı Belirtilen Mayıs

Hiç gömülü proje için bir kablosuz radyo satın aldı ve radyo frekansı (RF) veri sayfasında belirtilen aralığı ulaşamadılar keşfetti mı? Neden? Nedeniyle radyoyu kullanırken nasıl tedarikçisi aralığı ölçüldü ve nasıl arasındaki farklılıklar muhtemelen.

Tedarikçiler, genellikle gerçek dünya testlerinden deneysel olarak türetmek veya bir hesaplama ile aralığını belirlemek. Her iki yaklaşım sürece tüm değişkenler hesaba olarak gayet iyi. Ampirik bir çözüm, ancak, hesaplamalar adresi yok gerçek dünya durumları ortaya çıkarabilir.

Biz yaklaşımları karşılaştırmak önce, en üreticinin numaraları veya aralığı için ilgili değişkenleri anlamak için bir kaç terimleri açıklayalım.

Güç Ve dBm Hesaplamaları

RF güç en yaygın ifade ve miliwat referans veya dBm ile desibel cinsinden ölçülür. Bir desibel bazı referans sistemin güç oranı logaritmik bir birimdir. 0 bir desibel değeri 1 oranında denktir. Desibel-miliwatt'lık mW 1 başvurulan desibel çıkış gücüdür.

DBm logaritmik dayalı olduğundan, mutlak bir güç ölçüsüdür. 3 dBm her artış için orada kabaca iki çıkış gücü ve 10 dBm her artış gücünde bir on kat artış anlamına geliyor. 10 dBm (10 mW) 10 dBm (0 mW) ve 1 dBm (20 mW) daha güçlü 100 kez 10 dBm daha 10 kat daha güçlü olmasıdır.

Aşağıdaki formülleri kullanarak mW ile dBm arasında dönüştürebilirsiniz:

P (dBm) = 10 • log10 (P (mW))

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

Örneğin, dBm 2.5 mW güç olduğunu:

dBm = 10log2.5 = 3.979

veya 4 dBm hakkında. Güç mW içinde 7 dBm bir dBm değeri:

P = 107 / 10 = 100.7 = 5 mW

Yol Kaybı

Yol kaybı bir radyo dalgası mesafe üzerinde yayar olarak ortaya çıkar güç yoğunluğu azalması. Yol kaybı birincil faktör radyo dalgaları kendilerini mesafe üzerinde sinyal gücü azalma olduğunu. Radyo dalgaları güç yoğunluğu için bir ters kare kanunu izleyin: güç yoğunluğu uzaklığın ters karesi ile doğru orantılıdır. Eğer mesafeyi iki katına her zaman, sadece dörtte biri güç alır. Bu çıkış gücü her 6-dBm artış ulaşılabilir olası mesafe iki katına anlamına gelmektedir.

Verici gücü yanında, aralık etkileyen bir başka faktör alıcı hassasiyeti olduğunu. Genellikle -dBm olarak ifade edilir. Çıkış gücü ve alıcı hassasiyeti hem dBm belirtilen olduğundan, bir sistem tabi ki maksimum yol kaybını hesaplamak için basit toplama ve çıkarma kullanabilirsiniz:

Alıcı duyarlılığını + kazançlar - - Maksimum yol kaybı = iletim gücü kayıpları

Kazançlar herhangi kazançlar yön verici kaynaklanan ve / veya antenleri almak içerir. Anten kazançlar genellikle izotropik anten başvurulan dBi cinsinden ifade edilmiştir. Kayıplar herhangi bir filtre veya kablo zayıflama ya da bilinen çevresel şartları içermektedir. Bu ilişki aynı zamanda tüm kazançlar ve alıcıda sinyal gücünü ölçmek için bir sistem kayıpları muhasebe bir bağlantı bütçesi olarak ifade edilebilir:

Alınan güç = iletmek güç + kazançlar - kayıplar

Gol alıcı hassasiyeti daha alınan güç büyük yapmaktır

Boş alan (ideal durum), ters kare kanunu aralığını etkileyen tek faktör olduğunu. Gerçek dünyada, ancak, aynı zamanda aralık, diğer faktörler tarafından bozulmuş olabilir:

Bu tür duvarlar, ağaçlar ve tepeler olarak • Engeller önemli sinyal kaybına neden olabilir.

• Hava (nem) Su RF enerjisini absorbe edebilir.

• Metal nesneler sinyal yeni sürümlerini oluşturarak, radyo dalgalarını yansıtır. Bu çoklu dalgalar farklı zamanlarda ve (bazen yapıcı ve) yıkıcı alıcıyı kendileri müdahale ulaşır. Bu yollu denir.

Fade Marj

Bu engelleri ölçülmesi için birçok formüller vardır. Aralık numaralarını yayınlayarak, ancak, üreticilerin genellikle engelleri ve sadece bir line-of-sight (LOS) veya ideal yol aralığı numarası durumunu görmezden geliyor. Üreticiye adalet içinde bir radyo kullanılabilir tüm ortamları bilmek imkansız, bu yüzden tek elde olabilir belirli bir aralığı hesaplamak imkansız. Üreticiler bazen çevresel koşullar sağlamak için kendi hesaplama içine solmaya marjı içerecektir. Bu durumda, uzaktan hesaplamalar için denklem aşağıdaki gibi olur:

Maksimum yol kaybı = güç iletimi - Alıcı hassasiyeti + kazançlar - kayıpları - solmaya marjı

Fade marjı bir sistem tasarımcısı bilinmeyen değişkenler hesaba içeren bir yardımdır. Solmaya marjı yüksek, daha genel bağlantı kalitesi olacaktır. Bir solmaya marjı sıfıra ayarlanırsa ile bağlantı bütçesi sadece en tasarımlar için çok pratik değildir LOS koşullarda, hala geçerlidir. Bir hesaplama sistemi devreye beklenen olduğu ortama bağlıdır fade marjı miktarı dahil. 12 dBm bir solmaya marjı iyi, ama daha iyi bir sayı 20 dBm 30 olacaktır.

Bir örnek olarak, 20 dBm, -100 dBm alıcı hassasiyeti bir iletim gücünü kabul 6 dBi anten kazancı almak 6 dBi anten kazancına ve 12 dB'lik bir marj solmaya iletir. Kablo kaybı ihmal edilebilir:

Maksimum yol kaybı = güç iletimi - Alıcı hassasiyeti + kazançlar - kayıpları - solmaya marjı

V - Maksimum yol kaybı = 20 - (-100) + 12 - 12 = 120 dB

Maksimum yol kaybı tespit edilmiştir sonra, formül aralığı bulabilirsiniz:

Mesafe (km) = 10 (maksimum yol kaybı - 32.44 - 20log (f)) / 20

nerede MHz f = frekans. Maksimum yol kaybı 120 dB 2.45 GHz veya 2450 MHz frekansında ise Örneğin, aralık olacaktır:

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

Şekil 1 2.45 GHz frekansında maksimum yol kaybı ve aralığı arasındaki ilişkiyi göstermektedir.

1. Eğri kilometre link bütçesi veya maksimum yol kaybı dBm ve tahmini aralık arasındaki ilişkiyi göstermektedir.

Ampirik Sonuçlar Yorumlama

Ampirik yöntemler aralığı belirlemede çok yararlı olmakla birlikte, genellikle bir sistem içine inşa ne kadar solmaya marjı anlamak için gerçek dünya ölçümleri için idealdir LOS ulaşmak zor ve zordur. Ölçülen sonuçlar gibi çok yollu yayılım, girişim ve RF emilimi gibi bir sistem aralığını etkileyebilir RF yayılma ötesinde sorunları belirlemenize yardımcı olabilir. Ama bütün gerçek dünya testleri aynı, yani gerçek dünya ölçümleri yukarıda hesaplanan link bütçe rakamları artırmak için öncelikle kullanılmalıdır değil.

Ampirik testinde elde edilen aralık etkileyebilecek faktörler anten kazancı, anten yüksekliği ve parazit sayılabilir. Anten kazanç sisteminde kazanç önemli bir kaynağıdır. Genellikle üreticilerin daha ılımlı kazançlı yönlü anten yüksek kazançlı Yagi gelen antenler ve yama antenlerin farklı tipleri ile çalışmak için kendi radyo tasdik edecektir. Bu şimdi radyoyu kullanırken hangi anten aynı tip yapıldı testleri sağlamak için önemlidir. Her iki verici bir 6-dBm antene 3-dBm antenden değiştirilmesi ve bağlantı bütçesinde 6-dBm farklılığa neden ve yarı yarıya aralığını azaltacaktır tarafı alırsınız.

Anten yüksekliği ve Fresnel Zonu

Anten yüksekliği ampirik ölçümler için başka husustur. Anten yüksekliği yükseltmek iki ana şeyler yapar. Birincisi, arabalar, insanlar, ağaçlar ve binalar gibi olası engeller yukarıda size yardımcı olabilir. İkincisi, bu gerçek RF LOS sinyal yolunun Fresnel zonu en az 60% izni almak yardımcı olabilir.

Fresnel zonu alan sinyalinin dalga boyu ile tanımlanır verici ve alıcı arasındaki elips birimdir. Bu radyo dalgalarının tıkanma veya kırınımı hesaba için çaba hesaplanmış bir alandır. Optimal sinyal gücü elde etmek için bir sinyal engellerin etrafında olmalıdır uygun açıklık hesaplamak için kullanılır. Başparmak genel bir kural anten yüksekliği en fazla 60% olan engellerin üzerinde net LOS yolunu sahip olmaktır.

Dünya'nın eğriliği de uzun menzilli kablosuz bağlantılar için LOS etkileyebilir. Masa bağlantı yolunun orta noktasında Dünya'nın yükseklik tepeler ya da diğer arazi özellikleri ve anten yüksekliği hesaba katmaz etkisi, bazı örnekler verilmiştir Fresnel zonu en az 60% olan bir sinyal elde eder.
Birçok pratik ayarlarında, senin alıcı-vericileri daha düşük anten yüksekliği ile işlev olabilir, ama üreticilerin uygun yükseklikte kendi antenleri yerleştirmek iyi bir bahistir. Uygulamanız için, size en iyi aralığını elde etmek için uygun bir anten yüksekliği için gayret göstermelisiniz. Şekil 2 yol mesafesi, engel yüksekliği ve anten yüksekliği Fresnel bölgesi ile ilgili nasıl göstermektedir.

2. İstenen anten yüksekliği Fresnel alanı koşullarında dengeyi sağlamak için 60% kenarda engel yüksekliği ve faktoringe belirlenir.

Son olarak, gürültü ve parazit bir kablosuz sistem aralığı üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir. Gürültü kontrol edilemez ama bir sorun olup olmadığını aralığına dahil edilmelidir. 902 de, endüstriyel, bilimsel ve (ISM) tıbbi bantlarda MHz (Kuzey Amerika) ve 928 GHz (dünya çapında), parazit genellikle beklenebilir 2.4, ama bunun için muhasebe zordur. Girişim mevcut olmadığı sadece Üreticiler deneysel testler yapabilir. Bu kesinlikle çevre üreticisinin test sırasında mevcuttu daha fazla girişime sahip olması muhtemeldir.

Özet

Bir sistemde çok değişkenli, nasıl bir üretici tarafından iddia aralık sisteminiz için geçerli olup olmadığını bilebilir? Genellikle testler ampirik yapıldı veya aralık numaraları hesaplandı eğer olmadığını bilmek mümkün değildir. Her iki şekilde de, maksimum iletim gücü ve alıcı duyarlılığını analiz ederek, bir sonraki bir radyo karşılaştırmak için bir temel oluşturabilir. Bir dizi solmaya marjı nedeniyle antenler veya RF kabloları kayıplardan dolayı herhangi bir kazanç ile birlikte, bu sayıları kullanarak, en yüksek bağlantı bütçe hesaplayabilirsiniz. O zaman kendi aralığını hesaplamak için yukarıdaki uzaklık denklemi kullanın. Çeşitli radyo cihazlar için, bu iyi bir başlangıç ​​ihtiyaçlarınızı karşılayacak iki veya üç sistemlerini karşılaştırmak vermelidir.

Radyolar uygulamanızda çalışacak olmadığını anlamak için, anten yüksekliği, çok yollu, girişim ve engellerden için hesap doğru gerçek dünya testleri için gayret göstermelisiniz. Uygulamanız için gerçek dünya testleri Geciktirme ve sadece aynen üreticinin numaralarını alarak, soran bırakabilir "Ne benim aralık nedir?"

Mesaj bırakın 

İleti listesi