Razumijevanje dometa bežične Izračuni

Jedan od ključnih izračunima u bežični dizajn je raspon, najveća udaljenost između odašiljača i prijemnika za normalan rad. Ovaj članak identificira čimbenike koji su uključeni u izračun raspon i pokazuje kako procijeniti raspon osigurati pouzdanu komunikacijsku vezu.

Zašto aktualnog Neka Nije jednako navedenog područja

Jeste li ikada kupili bežični radio za ugrađeni projekt, a otkrio da nije postigao je radio frekvencija (RF) područje navedeno u podatkovna tablica? Zašto je to? To je vjerojatno zbog razlike kako dobavljač izmjeri opseg i način na koji koristite radio.

Dobavljači obično odrediti raspon tako da proizlazi empirijski iz stvarnog svijeta testova ili korištenjem izračuna. Bilo koji pristup je u redu sve dok se račun za sve varijable. Empirijski rješenje, međutim, može otkriti u stvarnom svijetu situacijama koje izračuni ne bave.

Prije nego što se usporede pristupe, neka je definirati nekoliko pojmova za razumijevanje brojeva jednog proizvođača ili relevantne varijable za raspona.

Snaga i DBM Izračuni

RF snaga je najčešće izražen i mjeri se u decibelima s milliwatt referencu, ili dBm. Decibel je logaritamska jedinica koja je omjer snaga sustava na neku referencu. Decibel vrijednost 0 je ekvivalentno udjelu od 1. Decibel-milliwatt je izlazna snaga u decibelima pozivaju na 1 MW.

Od dBm se temelji na logaritamskoj skali, to je apsolutna mjerenja snage. Za svako povećanje 3 dBm je otprilike dvostruko više izlazne snage, a svaki porast 10 dBm predstavlja povećanje od deset puta u vlasti. 10 dBm (10 mW) je 10 puta snažnija od 0 dBm (1 MW), a 20 dBm (100 mW) je 10 puta snažnija od 10 dBm.

Možete pretvoriti između mW i dBm pomoću sljedeće formule:

P (dBm) = 10 • log10 (P (mW))

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

Na primjer, moć 2.5 mW u dBm je:

dBm = 10log2.5 = 3.979

ili oko 4 dBm. DBM vrijednost 7 dBm u MW je:

P = 107 / 10 = 100.7 = 5 mW

Put gubitak

gubitci na putu je smanjenje gustoće snage koji se javlja kao radio val propagira na udaljenosti. Primarni faktor u gubitku put je smanjenje snage signala preko udaljenosti od samih radio valovima. Radio valovi slijede obrnuti kvadratni zakon za gustoće snage: gustoća snage je proporcionalna inverznom kvadratom udaljenosti. Svaki put kada se udvostručiti udaljenost, dobit ćete samo jedna četvrtina moć. To znači da je svaki 6-dBm povećanje izlazne snage udvostručuje mogući razmak koji je ostvariv.

Osim predajnika snage, još jedan faktor koji utječe na izbor je prijemnik osjetljivost. Obično se izražava u -dBm. Budući da oba izlazna snaga i osjetljivost prijamnika iskazuju se u dBm, možete koristiti jednostavan zbrajanja i oduzimanja izračunati maksimalni gubitak put da se sustav može nastati:

Maksimalni gubitak path = prijenos snage - osjetljivost prijamnika + dobitke - gubici

Dobici su svi dobici koji proizlaze iz smjera prijenosa i / ili antena za primanje. dobici antena obično se izražava u dBi upućuje na izotropna antena. Gubici uključuju bilo filtar ili kabelski gušenja ili poznate ekološke uvjete. Taj odnos može biti navedeno kao proračunu veze, što je računovodstvo svih dobitaka i gubitaka sustava za mjerenje jačine signala na prijemniku:

Primljena snaga = snaga slanja + dobici - gubici

Cilj je da se primljena snaga veća od osjetljivosti prijemnika

U slobodnom prostoru (idealno stanje), inverse square zakon je jedini faktor koji utječe niz. U stvarnom svijetu, međutim, raspon se također može razgraditi drugih čimbenika:

• Prepreke poput zidova, drveća, i brda mogu izazvati značajan gubitak signala.

• Voda u zraku (vlage) mogu apsorbirati RF energiju.

• Metalni objekti mogu odražavati radio valova, stvaranje nove verzije signala. Ovi višestruki valovi doći slušalicu u različitim vremenima i destruktivno (a ponekad i konstruktivno) ometati sebe. To se zove višestaznog.

fedinga

Postoje mnoge formule za kvantifikaciju tih prepreka. Kod objavljivanja raspon brojeva, međutim, proizvođači često ignoriraju prepreke i stanje samo line-of-očima (LOS) ili Idealan broj staza raspona. U pravednosti do proizvođača, to je nemoguće znati sve sredinama gdje se mogu koristiti radio, tako da je nemoguće izračunati specifičnu ponudu moglo postići. Proizvođači ponekad će uključivati ​​fedinga u njihov obračun je osigurati takve uvjete okoliša. Dakle, jednadžba za izračun udaljenosti postaje:

Maksimalni gubitak path = prijenos snage - osjetljivost prijamnika + dobitke - gubici - fedinga

Fedinga je dodatak dizajner sustav uključuje na račun nepoznatih varijabli. Što je veća zbog fedinga, to je bolja ukupna kvaliteta link će biti. Uz fedinga postaviti na nulu, link proračun i dalje vrijedi samo u Los uvjetima, što nije vrlo praktičan za većinu dizajna. Količina fade margin uključiti u izračun ovisi o okruženju u kojem se očekuje da će sustav biti raspoređeno. Fade margin of 12 dBm je dobar, ali bolji broj bi se 20 na 30 dBm.

Kao primjer, pretpostaviti snage prijenosa 20 dBm, osjetljivost prijamnika od -100 dBm, primati dobitak antene od 6 dBi, prenosi dobitak antene od 6 dBi, i blijeđenje marginu 12 dB. Gubitak Kabel je zanemariv:

Maksimalni gubitak path = prijenos snage - osjetljivost prijamnika + dobitke - gubici - fedinga

V - maksimalna gubitci = 20 - (-100) + 12 - 12 = 120 dB

Nakon što je najveći gubitak put je pronađena, možete naći ponudu iz formule:

Udaljenost (km) = 10 (maksimalno gubitci - 32.44 - 20log (f)) / 20

gdje je f = frekvencija u MHz. Na primjer, ako je maksimalni gubitak put je 120 dB pri frekvenciji od 2.45 GHz ili 2450 MHz, raspon će biti:

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

Slika 1 prikazuje odnos između maksimalnog gubitka put i kreću na frekvenciji od 2.45 GHz.

1. Krivulja prikazuje odnos između proračuna link ili maksimalno gubitci u dBm i pretpostavljeni raspon u kilometrima.

Tumačenje empirijskih rezultata

Dok empirijske metode su vrlo korisne u određivanju opsega, često je teško postići idealnu los za stvarnim mjerenjima i teško razumjeti koliko fedinga graditi u sustav. Rezultati mjerenja mogu pomoći identificirati probleme izvan RF propagacije koje mogu utjecati na izbor sustava, kao što su razmnožavanje višestaznosti smetnji i RF apsorpcije. No, nisu svi u stvarnom svijetu testovi su isti, tako u stvarnom svijetu mjerenja treba ponajprije koristiti za jačanje veza proračuna brojeve iznad izračunate.

Čimbenici koji mogu utjecati na izbor postignut u empirijskom testu uključuju dobitak antene, visina antene, i smetnje. Antena dobit je ključni izvor dobitka u sustavu. Često proizvođači će potvrditi njihov radio za rad s različitim vrstama antena sa visokim dobitak Yagi i patch antena na umjerenije-dobitak zračenjem antena. Važno je da se osigura ispitivanja provedena su s istom vrstom antene s kojima ste sada koristite radio. Promjena iz 6-dBm antene na 3-dBm antene i na prijenos i primanje stranu će uzrokovati 6-dBm razliku u proračunu veze i smanjiti opseg pola.

Antena Visina i Fresnel zone

visina antene je još briga za empirijskih mjerenja. Podizanje visine antene se dvije glavne stvari. Prvo, to može pomoći da se iznad svih mogućih prepreka kao što su automobili, ljudi, drveća i zgrada. Drugo, to može pomoći dobiti svoj pravi put RF los signal na najmanje 60% zazor u zoni Fresnelova.

Fresnelova zona je elipsoida volumen između odašiljača i prijemnika čije područje definirano je valna duljina signala. To je izračunata površina koja nastoji objasniti začepljenje ili difrakcije radio valovima. To se koristi za izračunavanje pravilan zazor signal bi trebao imati oko prepreka kako bi se postigla optimalna jačina signala. Opće pravilo je da se u Los put jasno iznad prepreke koje su više od 60% visine antene.

Zakrivljenost Zemlje također može utjecati na los za dalekometnim bežične veze. Tablica daje neke primjere utjecaja, gdje je Zemljina visina na sredini staze veze ne računa za brda ili drugim značajkama terena i visine antene postiže signal koji je najmanje 60% u zoni Fresnelova.
U mnogim praktičnim postavkama, vaši primopredajnici mogu funkcionirati s nižom visinom antene, ali to je dobar kladiti da proizvođači stavljaju svoje antene na odgovarajućoj visini. Za vaš zahtjev, te bi trebao nastojati imati odgovarajuću visinu antene kako bi se postigla najbolji izbor. Slika 2 pokazuje kako put udaljenost, visina prepreka, a visina antene se odnose na Fresnelova zoni.

2. Željena visina antene se određuje visina prepreka i faktoringa u 60% marže za kompenzaciju uvjeta Fresnel zone.

Konačno, buke i smetnje mogu imati negativan utjecaj na dometu bežične sustava. Buka se ne može kontrolirati, ali treba biti uračunata u rasponu ako je to problem. U industrijskih, znanstvenih i zdravstvenih (ISM) vrpcama na 902 na 928 MHz (Sjeverna Amerika) i 2.4 GHz (u svijetu), smetnje često se mogu očekivati, ali čini to je teško. Proizvođači mogu obavljati empirijskih ispitivanja samo kad smetnji nije prisutan. To svakako je vjerojatno da je vaša okolina ima veću interferenciju nego je bio prisutan tijekom ispitivanja proizvođača.

rezime

Sa tako mnogo varijabli u sustavu, kako možeš znati da li je raspon tvrdi proizvođač primjenjivat će se na vašem sustavu? Često je nemoguće znati da li su testovi izvode empirijski ili ako su izračunati raspon brojeva. Bilo kako bilo, analizirajući maksimalnu snagu slanja i osjetljivost prijemnika, možete generirati osnovica za usporedbu jedne radio na sljedeći. Korištenjem ove brojeve, zajedno sa skupom fedinga te se svi dobici zbog antene ili gubitke zbog RF kabela, možete izračunati maksimalni proračun veze. Tada koristite gore jednadžba udaljenosti izračunati svoj asortiman. Za razne radio uređaje, to bi trebalo dati dobar osnovni usporediti dva ili tri sustava koji zadovoljavaju vaše potrebe.

Da bi razumjeli ako se radio će raditi u aplikaciji, trebali težiti točnih stvarnom svijetu testova koji se računa za visinu antene, višestaznosti, smetnji i prepreka. Odgađanje stvarnih testova za svoj zahtjev i samo uzimanje brojeva proizvođača doslovno može ostaviti vas pitaju: "Koji je moj domet?"

Ostavite poruku 

Lista Poruka