无线通信距离计算修订稿
- 格式:docx
- 大小:20.50 KB
- 文档页数:16
. 无线电传输距离计算编写:校对:审核:标审:批准:石家庄硕讯科技有限公司QQ:537292061、概述略。
2、任务来源略。
3、设计方案3.1影响数传电台传输距离因素影响通信距离的主要因素有模块的功率、模块的灵敏度、模块的选择性、天线的高度、天线的类型、馈线的长度及线径、所在地区无线电干扰的频谱分布、高大建筑或金属物体与天线的相对位置、地形地貌等环境因素。
3.1.1环境对距离的影响通常把传播环境按地形和地物加以分类。
按地形分类可分为“准平滑地形”(地形起伏量不超过20米,变化缓慢、无突出阻挡物)和“不规则地形”(丘陵,独立山岳、倾斜地形)。
因这次应用环境为“准平滑地形”,遮挡较少,地形对传输距离的影响可忽略不计。
3.1.2天线的类型对距离的影响天线的增益对通信距离有很大的影响。
一般来说天线的增益越大通信距离越远。
下面列出了几种常用的天线的增益及适用范围。
a) 吸盘天线:价格适中、安装方便、增益适中,适合于安装在移动车辆上,或吸附在金属物体上。
一般增益在2.6dB左右。
b)中增益全向天线:增益为6.5dB,安装需有固定支架,适合远距离多点传输。
c) 高增益全向天线:增益为8.5dB,安装需有固定支架,适合远距离多点传输。
d) 定向天线:增益很高,为12dB,安装需有固定支架,适合远距离固定方向传输。
这次地面站选用的通讯天线为中增益全向天线;移动站选用的全向天线为吸盘天线。
3.1.3发射功率和天线高度对距离的影响天线的高度对通信距离也有很大的影响。
一般来说天线的高度越高通信距离越远。
将天线高度提高5米,比将功率提高1倍对增大距离的影响还大。
3.1.4馈线对距离的影响馈线是连接模块与天线的重要设备。
不同粗细、不同质量的馈线对通信距离会产生很大的影响。
例如:50―3(阻抗50Ω,截面3)的馈线损耗为0.2dB/m、50―7(阻抗50Ω,截面7)的馈线损耗为0.1dB/m、50―9(阻抗50Ω,截面9)的馈线损耗为0.07dB/m。
无线传输距离计算Pr(dBm) = Pt(dBm) - Ct(dB) + Gt(dB) - FL(dB) + Gr(dB) - Cr(dB) Pr:接受端灵敏度Pt:发送端功率Cr:接收端接头和电缆损耗Ct:发送端接头和电缆损耗Gr: Gt:接受端天线增益发送端天线增益FL: 自由空间损耗FL(dB)=20 lg R (km) +20 lg f (GHz) + 92.44R 是两点之间的距离f 是频率=2.4自由空间通信距离方程自由空间通信距离方程设发射功率为PT,发射天线增益为GT,工作频率为f .接收功率为PR,接收天线增益为GR,收、发天线间距离为R ,那么电波在无环境干扰时,传播途中的电波损耗L0 有以下表达式:L0 (dB) = 10 Lg ( PT / PR ) = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)[举例] 设: PT = 10 W = 40dBmw ;GR = GT = 7 (dBi) ;f = 1910MHz问: R = 500 m 时,PR = ?解答: (1) L0 (dB) 的计算L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)= 32.45 +65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB))( 2) PR 的计算PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( 卩W )/( 10 0.807 ) = 1 ( 卩W ) / 6.412 = 0.156 ( 卩W )(m卩W ) #顺便指出,1.9GHz电波在穿透一层砖墙时,大约损失(10~15) dB无线传输距离估算传输距离估算无线网络系统的传输距离或覆盖范围受多种因素的影响,除了信号源的发射功率、天线的增益、接收设备的灵敏度、频率、自由空间衰减、噪声干扰外,还有现场环境的影响,例如建筑物、树木和墙壁的遮挡,人体、气候等对电磁波的衰减,纯粹自由空间的传输环境在实际应用中是不存在的。
无线通信距离的计算功率灵敏度(dBm dBmV dBuV)dBm=10log(Pout/1mW),其中Pout是以mW为单位的功率值dBmV=20log(Vout /1mV),其中Vout是以mV为单位的电压值dBuV=20log(Vout /1uV),其中Vout是以uV为单位的电压值换算关系:Pout=Vout×Vout/RdBmV=10log(R/0.001)+dBm,R为负载阻抗dBuV=60+dBmV应用举例无线通信距离的计算这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法:所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播,它是理想传播条件。
电波在自由空间传播时,其能量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。
通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。
[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)式中Lfs为传输损耗,d为传输距离,频率的单位以MHz计算。
由上式可见,自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关,当f或d增大一倍时,[Lfs]将分别增加6dB.下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)Los=20Lg(4π/c)+20Lg(f(Hz))+20Lg(d(m))=20Lg(4π/3x10^8)+20Lg(f(MHz)x10^6)+20Lg(d(km) x10^3)=20Lg(4π/3)-160+20Lgf+120+20Lgd+60=32.45+20Lgf+20Lgd, d 单位为km,f 单位为MHz Los 是传播损耗,单位为dB,一般车内损耗为8-10dB,馈线损耗8dBd是距离,单位是Kmf是工作频率,单位是MHz例:如果某路径的传播损耗是50dB,发射机的功率是10dB,那末接收机的接收信号电平是-40dB。
下面举例说明一个工作频率为433.92MHz,发射功率为+10dBm(10mW),接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离:1. 由发射功率+10dBm,接收灵敏度为-105dBmLos = 115dB2. 由Los、f计算得出d =30公里这是理想状况下的传输距离,实际的应用中是会低于该值,这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响,如大气、阻挡物、多径等造成的损耗,将上述损耗的参考值计入上式中,即可计算出近似通信距离。
无线通信距离无线通信距离的主要性能指标有四个:一是发射机的射频输出功率,二是接收机的接收灵敏度,三是系统的抗干扰能力,四是发射/接收天线的类型及增益,而在这四个主要指标中,各国电磁兼容性标准(如北美的FCC、欧洲的EN规范)均只限制发射功率,只要对接收灵敏度及系统的抗干扰能力两项指标进行优化,即可在符合FCC或CE标准的前提下扩大系统的通信距离。
一、影响无线通信距离的因素1、地理环境通信距离最远的是海平面及陆地无障碍的平直开阔地,这也是通常用来评估无线通信设备的通信距离时使用的地理条件。
其次是郊区农村、丘陵、河床等半障碍、半开阔环境,通信距离最近的是城市楼群中或群山中,总之,障碍物越密集,对无线通信距离的影响就越大,特别是金属物体的影响最大。
一些常见的环境对无线信号的损耗见下表(原文件名:1.jpg)根据路径损耗公式:Ld=32.4+20logf +20logd f=GHZ d=m可知信号每损耗6dB通讯距离就会减少一半!另一个因素就是多路径影响如图:(原文件名:2.jpg)所以如果无线模块附近的障碍物较多时也会影响通讯的距离和可靠性.2、电磁环境直流电机、高压电网、开关电源、电焊机、高频电子设备、电脑、单片机等设备对无线通信设备的通信距离均有不同程度的影响。
3、气侯条件空气干燥时通信距离较远,空气潮湿(特别是雨、雪天气)通信距离较近,在产品容许的环境工作温度范围内,温度升高会导致发射功率减小及接收灵敏度降低,从而减小了通信距离。
4、发射机的射频输出功率发射功率越大,通信距离越大;从理论上说发射功率可无限制地增加,但实际上由于受成本或技规的限制,发射机的输出功率也是有限的。
5、接收机的接收灵敏度接收灵敏度反映了接收机捕捉微弱信号的功能,接收灵敏度越高,通信距离也越远。
但由于受自然界电磁噪声及工业污染、电子元器件固有噪声的影响,-123dBm(即0.158uv)通常被认为是现代无线电通信中纯硬件实现的接收灵敏度的极限值,很难突破,即使加上软件纠错也只能再改善1-3dB,如果通信系统的接收灵敏度已接近这一极限值就已无潜力可挖了,要提高通信距离只能从其它方面着手了。
⽆线传输距离计算公式转⾃⼀篇⽂档⽆线传输距离计算Pr(dBm) = Pt(dBm) - Ct(dB) + Gt(dB) - FL(dB) + Gr(dB) - Cr(dB)Pr:接受端灵敏度Pt: 发送端功率Cr: 接收端接头和电缆损耗Ct: 发送端接头和电缆损耗Gr: 接受端天线增益Gt: 发送端天线增益FL: ⾃由空间损耗FL(dB)=20 lg R (km) +20 lg f (GHz) + 92.44R是两点之间的距离f是频率=2.4⾃由空间通信距离⽅程⾃由空间通信距离⽅程设发射功率为PT,发射天线增益为GT,⼯作频率为f . 接收功率为PR,接收天线增益为GR,收、发天线间距离为R,那么电波在⽆环境⼲扰时,传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式:L0 (dB) = 10 Lg( PT / PR ) = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)[举例] 设:PT = 10 W = 40dBmw ;GR = GT = 7 (dBi) ; f = 1910MHz问:R = 500 m 时, PR = ?解答: (1) L0 (dB) 的计算 L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)= 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB))(2) PR 的计算PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( μW ) / ( 10 0.807 ) = 1 ( μW ) / 6.412 = 0.156 ( μW ) = 156 (mμW ) # 顺便指出,1.9GHz电波在穿透⼀层砖墙时,⼤约损失 (10~15) dB⽆线传输距离估算传输距离估算⽆线⽹络系统的传输距离或覆盖范围受多种因素的影响,除了信号源的发射功率、天线的增益、接 收设备的灵敏度、频率、⾃由空间衰减、噪声⼲扰外,还有现场环境的影响,例如建筑物、树⽊和墙壁的遮挡,⼈体、⽓候等对电磁波的衰减,纯粹⾃由空间的传输环境在实际应⽤中是不存在的。
wifi 传输距离标准
Wi-Fi传输距离标准是根据不同的Wi-Fi技术和频段制定的。
以下是一些常见的Wi-Fi传输距离标准:
1. Wi-Fi 80
2.11a/b/g/n/ac标准:这些标准使用2.4GHz和5GHz
频段,并且传输距离通常在30到100米之间,具体取决于环
境条件和设备功率。
2. Wi-Fi 802.11ax(Wi-Fi 6)标准:这是最新的Wi-Fi标准,
使用2.4GHz和5GHz频段,传输距离与先前的标准相似,但
速度有所提高。
3. Wi-Fi技术扩展器:Wi-Fi技术扩展器可以扩展Wi-Fi信号
覆盖范围,传输距离可以达到数百米,具体取决于设备性能和环境条件。
需要注意的是,Wi-Fi传输距离还取决于其他因素,如障碍物、干扰源和设备的实际工作状态。
因此,实际的Wi-Fi传输距离
可能会有所不同,最好根据实际情况进行测试和评估。
无线通信距离计算 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】无线传输距离计算Pr(dBm) = Pt(dBm) - Ct(dB) + Gt(dB) - FL(dB) + Gr(dB) - Cr(dB) Pr:接受端灵敏度Pt: 发送端功率Cr: 接收端接头和电缆损耗Ct: 发送端接头和电缆损耗Gr: 接受端天线增益Gt: 发送端天线增益FL: 自由空间损耗FL(dB)=20 lg R (km) +20 lg f (GHz) + 92.44R是两点之间的距离f是频率=2.4自由空间通信距离方程自由空间通信距离方程设发射功率为PT,发射天线增益为GT,工作频率为f . 接收功率为PR,接收天线增益为GR,收、发天线间距离为R,那么电波在无环境干扰时,传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式:L0 (dB) = 10 Lg( PT / PR ) = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km )- GT (dB) - GR (dB)[举例] 设:PT = 10 W = 40dBmw ;GR = GT = 7 (dBi) ; f = 1910MHz问:R = 500 m 时, PR =解答: (1) L0 (dB) 的计算 L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)= 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)) (2) PR 的计算PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( μW ) / ( 100.807 ) = 1 ( μW ) / 6.412 = 0.156 ( μW ) = 156 ( mμW ) # 顺便指出,1.9GHz电波在穿透一层砖墙时,大约损失 (10~15) dB无线传输距离估算传输距离估算无线网络系统的传输距离或覆盖范围受多种因素的影响,除了信号源的发射功率、天线的增益、接收设备的灵敏度、频率、自由空间衰减、噪声干扰外,还有现场环境的影响,例如建筑物、树木和墙壁的遮挡,人体、气候等对电磁波的衰减,纯粹自由空间的传输环境在实际应用中是不存在的。
由于无线网络系统是一个实际应用的工程,必须在实施前进行设计和预算,必须事前对无线网络系统的传输距离或覆盖范围进行估算,进而对系统部署规模有一个估计,下面的表格就是对一个“基站”的覆盖能力进行估算的办法。
第一步:计算无线通信系统上下行总增益。
第二步:计算最大视距传输距离。
计算公式为:最大视距传输距离(m)=10(系统总增益-40)/30第三步:估算现场实际覆盖距离。
例如:传输距离估算总增益(dBm)最大距离(m)实际距离(m)91 50 43100100 80109 200 149121 500 342125 700 463130 1000 639139 2000 1194148 4000 2233153 6000 3220160 10000 5106169 20000 9548181 50000 21838通过上述三个步骤可以对每个基站所覆盖的范围有一个初步的估计,进一步估算出所要覆盖区域的基站数量和网络规模。
无线通信距离的计算这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法:所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播,它是理想传播条件。
电波在自由空间传播时,其能量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。
通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关﹝Los﹞(dB)=32.44 +20lgD(km) +20lgF(MHz)式中Lfs为传输损耗,D为传输距离,频率的单位以MHz计算。
由上式可见,自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离D 有关,当F或D增大一倍时,﹝Lfs﹞将分别增加6dB.下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗Los = 32.44 +20lg D(Km) +20lg F(MHz)Los 是传播损耗,单位为dBD是距离,单位是KmF是工作频率,单位是MHz下面举例说明一个工作频率为433.92MHz,发射功率为+10dBm(10mW),接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离:1. 由发射功率 10dBm,接收灵敏度为-105dBmLos = 115dB2. 由Los、F计算得出D =31公里.这是理想状况下的传输距离,实际的应用中是会低于该值,这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响,如大气、阻挡物、多径等造成的损耗,将上述损耗的参考值计入上式中,即可计算出近似通信距离。
假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB,可以计算得出通信距离为:D =1.7公里Los = 32.44 +20lg D(Km) +20lg F(MHz)F=433MHzLos=接收灵敏度 LNA Gain Tx power 天线增益–大气衰减NRF905接收灵敏度 -100dBmLNA Gain: 25dBTX power 26dBm天线增益2dB大气衰减: 35dB(根据目前市场上的模块实际传输距离算出的)Los=100 +25 +26 +2-35=32.44 +20lg D(Km) +20lg 433D=45.34Km实际测试结果: D=1.3Km代入上面公式可算出实际大气的衰减量:Los = 32.44 20lg 1.3 20lg 433Los=接收灵敏度 LNA Gain Tx power 天线增益–大气衰减NRF905接收灵敏度 -100dBmLNA Gain: 25dBTX power 26dBm天线增益2db大气衰减: 35dB(根据目前市场上的模块实际传输距离算出的) Los=100 +25 +26 +2-x=32.44 +20lg 1.3 +20lg 433X=65.55dB从而可以推算出如果D=20Km,至少需要输出Power多大:Los=100 +25 +Tx +2-65.55=32.44 +20lg20 +20lg433Tx=49.74dBm若用三菱公司的RD06HVF1和RD15HVF1作放大,最大输出约20W,转换成dBm后为10lg20000mW=43dBm;则可以传输的实际距离为:Los=100 +25 +43 +2-65.55=32.44 +20lgD +20lg433D=9.2Km无线传输距离和发射功率以及频率的关系功率灵敏度(dBm dBmV dBuV)dBm=10log(Pout/1mW),其中Pout是以mW为单位的功率值dBmV=20log(Vout /1mV),其中Vout是以mV为单位的电压值dBuV=20log(Vout /1uV),其中Vout是以uV为单位的电压值换算关系:Pout=Vout×Vout/RdBmV=10log(R/0.001)+dBm,R为负载阻抗dBuV=60+dBmV应用举例无线通信距离的计算这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法:所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播,它是理想传播条件。
电波在自由空间传播时,其能量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。
通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。
[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)式中Lfs为传输损耗,d为传输距离,频率的单位以MHz计算。
由上式可见,自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关,当f或d增大一倍时,[Lfs]将分别增加6dB.下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)Los=20Lg(4π/c)+20Lg(f(Hz))+20Lg(d(m))=20Lg(4π/3x10^8)+20Lg(f(MHz)x 10^6)+20Lg(d(km)x10^3)=20Lg(4π/3)-160+20Lgf+120+20Lgd+60=32.45+20Lgf+20 Lgd, d 单位为km,f 单位为MHzLos 是传播损耗,单位为dB,一般车内损耗为8-10dB,馈线损耗8dBd是距离,单位是Kmf是工作频率,单位是MHz例:如果某路径的传播损耗是50dB,发射机的功率是10dB,那末接收机的接收信号电平是-40dB。
下面举例说明一个工作频率为433.92MHz,发射功率为+10dBm(10mW),接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离:1. 由发射功率+10dBm,接收灵敏度为-105dBmLos = 115dB2. 由Los、f计算得出d =30公里这是理想状况下的传输距离,实际的应用中是会低于该值,这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响,如大气、阻挡物、多径等造成的损耗,将上述损耗的参考值计入上式中,即可计算出近似通信距离。
假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB,可以计算得出通信距离为:d =1.7公里结论: 无线传输损耗每增加6dB, 传送距离减小一倍在遥控钥匙门禁(RKE)系统中,可以用钥匙扣上的发射器从远端开锁,发射器将无线编码发送到汽车内的接收机。
遥控钥匙门禁(RKE)系统通常工作在ISM 频段,包括315MHz和433.92MHz。
随着远程启动和带校验的RKE的出现,设计者希望延长这些短程设备的有效收发距离。
影响有效收发距离的关键因素是无线信号的路径损耗。
该应用笔记描述了无线信号的“地面反射”对路径损耗的影响,给出了路径损耗的近似式,并给出了在空旷停车场内路径损耗的曲线。
另外,本文还给出了多路径信号和阻塞影响的估算。
在RKE系统中,汽车驾驶员利用钥匙扣上的发射器向车内接收机发送无线编码信号,打开车锁。
接收机对接收到的信号进行解码,并控制执行装置打开车门。
R KE系统的一个重要指标是它的有效收发距离。
该距离由链路预算决定,关键因素是钥匙扣上发射器的发射功率、接收器的灵敏度和路径损耗。
本应用只讨论路径损耗,阐述了发射器与接收器的距离、发射信号频率以及发射器与接收器之间的相对高度对路径损耗的影响。
地面反射中的路径损耗在一个空旷的停车场环境中,几米以上距离的路径损耗与距离的4次方成正比,在自由空间传输中它与距离的平方成正比。
实际上,对于增益为1的小天线而言,路径损耗与频率无关,可由一个简单的式表示:其中,R是发射器和接收器之间的水平距离,h 1 是发射器的高度,h 2 是接收器的高度。
这个简单的用于表示路径损耗的公式式是根据“地面反射”原理得出的。
在靠近地面的任何位置,无线信号传输都会在发射器和接收器之间选择一条直接路径和一条地面反射路径,如图1所示。