Разбирање Опсег Пресметки

Еден од клучните пресметки во било кој безжичен дизајн е опсег, максималното растојание помеѓу предавателот и приемникот за нормална работа. Оваа статија идентификува факторите кои се вклучени во пресметувањето опсег и покажува како да се процени опсегот да се обезбеди сигурен комуникација.

Зошто вистински спектар може да не еднакви Изјави Опсег

Дали некогаш сте се купуваат безжична радио за вграден проектот и открив дека вие не се постигне радиофреквентни (RF) опсег што е наведено во идна? Зошто е тоа? Тоа е веројатно поради разликите меѓу тоа како снабдувач мери опсегот и начинот на кој го користите радиото.

Снабдувачите обично се одреди опсегот од неа произлегуваат емпириски од реалниот свет тестови или со користење на пресметка. Или пристап е во ред се додека вие сметка за сите променливи. Емпириска решение, сепак, може да се открие реалниот свет ситуации кои пресметки не се обрати.

Пред да се направи споредба на пристапи, да се дефинираат неколку услови за да се разбере броеви на производителот или релевантните варијабли за опсег.

Моќ и dBm Пресметки

RF моќ е најчесто изразена и мери во децибели со повикување на milliwatt или dBm. А децибели е логаритамска единица која е сооднос на моќта на системот за да се некои референца. А децибели вредноста на 0 е еквивалентно на односот на 1. Децибели-milliwatt е на излезна моќност во децибели референцирани 1 mW.

DBm, бидејќи се базира на логаритамска скала, тоа е апсолутно мерење моќ. За секој зголемување на 3 dBm постои околу двапати на излезна моќ, и секое зголемување од 10 dBm претставува десеткратно зголемување на власт. 10 dBm (10 mW) е 10 пати помоќен од 0 dBm (1 MW) и 20 dBm (100 mW) е 10 пати помоќен од 10 dBm.

Можете да конвертирате помеѓу MW и dBm со користење на следнава формула:

П (dBm) = 10 • log10 (P (MW))

P (MW) = 10 (P (dBm) / 10)

На пример, со моќност од 2.5 MW во dBm е:

dBm = 10log2.5 = 3.979

или околу 4 dBm. А dBm вредност од 7 dBm во мегавати на власта е:

P = 107 / 10 100.7 = = 5 mW

Губење на патот

Патот загуба е намалување на густината на моќност, која се јавува како радио бран шири во текот на далечина. Примарен фактор во патот загуба е намалување на јачината на сигналот во текот на далечина од радио самите бранови. Радио бранови следат инверзна квадратни закон за моќ густина: густината на моќност е пропорционална на инверзна квадратот на растојанието. Секој пат кога ќе се удвои на далечина, ќе добиете само една четвртина од власта. Ова значи дека секој 6-dBm зголемување на моќност удвојува можно растојание кое е постигнат.

Покрај моќност на предавателот, уште еден фактор кој ќе влијае опсег е приемник чувствителност. Тоа е обично изразена во -dBm. Бидејќи и излезна моќност и приемник чувствителност се искажани во dBm, можете да го користите едноставна собирање и одземање да се пресмета максималната патот загуба дека системот може да се направат:

Максималната загуба патека = пренесува енергија - приемник чувствителност + добивки - загуби

Добивки ги вклучува сите добивки кои произлегуваат од еднонасочни пренос и / или добиваат антени. Антена добивки обично изразена во dBi референцира на isotropic антена. Загуби вклучува било филтер или кабел слабеењето или познат еколошки услови. Овој однос може да биде наведен како врската буџет, што е сметководство на сите добивки и загуби на систем за мерење на јачината на сигналот на примачот:

Доби моќ = пренесува енергија + добивки - загуби

Целта е да се направи доби моќ поголема од осетливоста на приемникот

Во слободен простор (идеални услови), на инверзна квадратни закон е единствениот фактор кој ќе влијае опсег. Во реалниот свет, сепак, опсег, исто така, може да се деградирани од други фактори:

• пречки како што се ѕидови, дрва, и ридови може да предизвика значителни загуби во сигналот.

• Водата во воздухот (влажност) може да го апсорбира RF енергија.

• Металните предмети може да се одрази на радио бранови, создавање на нови верзии на сигналот. Овие различни бранови стигнат до примателот во различно време и деструктивно (а понекогаш и конструктивно) се меша со себе. Ова се нарекува multipath.

Бледеат Маргина

Постојат многу формули за квантифицирање на овие пречки. Кога објавување на броевите на опсег, сепак, производителите често ги игнорираат пречки и државата само линија на-пред (ЛОС) или идеалниот број патека опсег. Во праведноста на производителот, тоа е невозможно да се знаат сите средини, каде што може да се користи радио, така што е невозможно да се пресмета на специфичен опсег некој би можел да се постигне. Производителите понекогаш ќе вклучуваат маргина појавуваат во нивната пресметка за да се обезбеди за такви услови на животната средина. Така, од равенката за пресметка на растојание станува:

Максималната загуба патека = пренесува енергија - приемник чувствителност + добивки - загуби - бледеат маргина

Бледеат маргина е додаток дизајнер Системот вклучува да дадат отчет за непознати варијабли. На повисоко ниво на маргина на бледеат, толку подобро за целокупниот квалитет на врската ќе биде. Со маргина бледеат поставени на нула, буџет линк е сеуште валидна, само во Лос услови, што не е многу практичен за повеќето дизајни. Износот на бледеат маргина за да се вклучат во пресметката зависи од средината во која се очекува системот да бидат распоредени. Маргина бледеат на 12 dBm е добро, но подобар број ќе биде да 20 30 dBm.

Како пример, претпостави пренесува енергија од 20 dBm, приемник чувствителност на -100 dBm, добиваат антена добивка од 6 dBi, пренесува добивка на антената на 6 dBi и маргина бледеат на 12 dB. Кабел загуба е занемарлива:

Максималната загуба патека = пренесува енергија - приемник чувствителност + добивки - загуби - бледеат маргина

V - максимално губење патека = 20 - (-100) + 12 - 12 = 120 dB

Еднаш максималната патот загуба е пронајден, можете да најдете на опсег од формулата:

Растојание (км) = 10 (максимум патот загуба - 32.44 - 20log (ѓ)) / 20

каде што f = фреквенција во MHz. На пример, ако максималната загуба пат е 120 dB на фреквенција од 2.45 GHz или 2450 MHz, изборот ќе биде:

Растојание (км) = 10 (120 - 32.44 - 67.78) / 20 = 9.735 км

Слика 1 покажува односот меѓу максималната патот загуба и опсег на фреквенција од 2.45 GHz.

1. Крива покажува односот меѓу буџетот на линкот или максимум патот загуба во dBm и проценува опсег во километри.

Толкување емпириски резултати

Додека емпириски методи се многу корисни во одредувањето на степенот, често е тешко да се постигне идеална ЛОС за реалниот свет на мерења и тешко да се разбере колку бледеат маргина за да се изгради во систем. Измерените резултати може да помогне да се идентификуваат прашања надвор RF размножување кои можат да влијаат на опсег на системот, како што multipath пропагирање, пречки, и апсорпција на RF. Но не се сите реални тестови се исти, па реални мерења треба да се користи првенствено за да ја зајакне броеви буџетот линк пресметано погоре.

Фактори кои можат да влијаат врз опсегот постигнат во емпириски тест вклучуваат добивка на антената, височина на антената, и мешање. Добивка на антената е клучен извор на профит во системот. Често производителите ќе документираат нивниот избор, за да работат со различни типови на антени од високо-добивка Yagi и печ антените на поумерен добивка omnidirectional антени. Важно е да се обезбеди на тестови се извршени со истиот тип на антена со која ќе се сега користење на радио. Промена од 6-dBm антената на 3-dBm антената на двете пренесуваат и примаат страна ќе предизвика разлика 6-dBm во буџетот на линкот и да се намали обемот на половина.

Антена висина и Fresnel зона

Антената висина е уште една грижа за емпириски мерења. Подигање на висината на антената не две главни работи. Прво, може да ви помогне да се добие над сите можни опструкции како автомобили, луѓе, дрвја и згради. Второ, тоа може да ви помогне да ја добиете вашата вистинска RF ЛОС пат на сигналот, барем 60% царинење во зоната Fresnel.

На Fresnel зона е елипсоид волумен помеѓу предавателот и приемникот чија површина е дефинирана од брановата должина на сигналот. Тоа е пресметана област која се стреми да дадат отчет за блокада или дифракција на радио бранови. Се користи за да се пресмета соодветна дозвола сигнал треба да има околу пречки за да се постигне оптимална јачина на сигналот. А општо правило е да се има јасна патека над пречки кои не се повеќе од 60% од висината на антената ЛОС.

Искривување на Земјата, исто така може да влијае ЛОС за долг дострел безжични врски. Во оваа табела се некои примери на влијание, каде висината на Земјата во средина на патот на врската не сметка за ридови или други карактеристики на теренот и височина на антената постигнува сигнал дека е најмалку 60% во зоната Fresnel.
Во многу практични прилагодувања, вашиот примопредаватели може да функционира со помала височина на антената, но тоа е добар облог дека производителите ги пласираат своите антени со соодветна висина. За вашата апликација, треба да се стремиме да имаат соодветна височина на антената да се постигне најдобар опсег. Слика 2 илустрира како патека далечина, височина пречка, а височина на антената се поврзани со зоната Fresnel.

2. Саканата височина на антената е определен од висина на пречката и факторинг во 60% маржа за да надомести за условите на Fresnel зона.

Конечно, шум и интерференција може да има негативно влијание врз опсегот на безжичната систем. Бучава не може да се контролира, но треба да биде констатирано во опсег, ако тоа е проблем. Во индустриски, научен и медицински (ISM) на бендови во 902 да 928 MHz (Северна Америка) и 2.4 GHz (во светот), често може да се очекуваат пречки, но сметководство за тоа е тешко. Производителите можат да вршат емпириски тестови само кога мешање не е присутен. Тоа, секако, е веројатно дека вашата околина има поголемо влијание отколку бил присутен за време на тестирање на производителот.

Резиме

Со толку многу променливи во системот, како можете да знаете дали опсег се тврди од страна на производителот, ќе се применуваат на вашиот систем? Често е невозможно да се знае дали тестови се извршени емпириски или ако броеви опсег беа пресметани. Во секој случај, со анализа на максимум пренесува енергија и чувствителност на приемникот, може да генерира основа за да се споредат еден радио на следната. Користење на овие бројки, заедно со маргина сет избледи и сите добивки поради антени или загуби поради RF кабли, може да се пресмета со максимална буџет линк. Тогаш употребата на равенката далечина погоре, за да се пресмета вашиот опсег. За различни радио уреди, ова треба да обезбеди добра основа за да се споредуваат две или три системи кои ќе ги задоволат вашите потреби.

Да се ​​разбере ако радијата ќе работат во вашата апликација, треба да се стремиме за точни тестови реалниот свет кој може да сметка за височина на антената, multipath, пречки и опструкции. Одложувајќи реалниот свет тестови за вашата апликација и само преземање на броеви на производителот на непроменети копии може да ве прашува, "Што ми е шпорет?"

Остави порака 

Список со пораки