Favoriet toevoegen set Homepage
Positie:Home >> Nieuws

producten Categorie

producten Tags

FMUSER sites

Inzicht Wireless Range Berekeningen

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

Electronic Design


Een van de belangrijkste berekeningen in een draadloos ontwerp bereik, de maximale afstand tussen zender en ontvanger voor normaal gebruik. In dit artikel worden de factoren die betrokken zijn bij de berekening van bereik en laat zien hoe om het bereik te schatten om een ​​betrouwbare communicatieverbinding te garanderen.


Waarom werkelijke bereik niet gelijk opgegeven bereik


Hebt u ooit een draadloze radio gekocht voor een embedded project en ontdekte dat je niet bereiken van de radiofrequentie (RF) bereik vermeld in de datasheet? Waarom is dat? Het is waarschijnlijk te wijten aan verschillen tussen de manier waarop de leverancier gemeten het bereik en hoe u de radio.


Leveranciers meestal vast bereik door empirisch voortvloeiende uit praktijktests of door een berekening. Ofwel aanpak is prima, zolang je rekening te houden met alle variabelen. Een empirische oplossing kan echter realistische situaties die berekeningen geen oplossing bekend.


Voordat we vergelijken met de benaderingen, laten we definiëren een paar termen om nummers van een fabrikant of relevante variabelen range begrijpen.


Kracht En dBm Berekeningen


RF-vermogen wordt meestal uitgedrukt en gemeten in decibels met een milliwatt referentie, of dBm. Een decibel is een logaritmische eenheid die een verhouding van het vermogen van het systeem om een ​​verwijzing. Een decibel waarde van 0 is gelijk aan een verhouding van 1. Decibel-milliwatt is het uitgangsvermogen in decibels gerefereerd aan 1 mW.


Aangezien dBm is gebaseerd op een logaritmische schaal, is een absolute vermogensmeting. Voor elke toename van 3 dBm is er ongeveer twee keer het uitgangsvermogen, en elke toename van 10 dBm betekent een tienvoudige toename van de macht. 10 dBm (10 mW) is 10 keer krachtiger dan 0 dBm (1 mW), en 20 dBm (100 mW) is 10 keer krachtiger dan 10 dBm.


U kunt converteren tussen mW en dBm met behulp van de volgende formules:


P (dBm) = 10 • log10 (P (mW))


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


Bijvoorbeeld, een vermogen van 2.5 mW in dBm is:


dBm = 10log2.5 = 3.979


of ongeveer 4 dBm. Een dBm waarde van 7 dBm in mW van de macht is:


P = 107 / 10 = = 100.7 5 mW


path Loss


Path verlies is de vermindering van de vermogensdichtheid die zich voordoet als een radiogolf zich voortplant over een afstand. De primaire factor padverlies is de afname in signaalsterkte over afstand van de radiogolven zelf. Radiogolven een kwadratenwet voor vermogensdichtheid: de vermogensdichtheid is evenredig met het omgekeerde van het kwadraat van de afstand. Elke keer dat je de afstand te verdubbelen, ontvangt u slechts een kwart van de macht. Dit betekent dat elke 6-dBm toename uitgangsvermogen verdubbelt de mogelijke afstand die haalbaar is.


Naast zendvermogen, een andere factor die van invloed assortiment is receiver gevoeligheid. Het wordt meestal uitgedrukt in -dBm. Aangezien zowel vermogen en de gevoeligheid van de ontvanger zijn vermeld in dBm, kunt u eenvoudige optellen en aftrekken te gebruiken om het maximale verlies pad dat een systeem kan oplopen te berekenen:


Maximale verlies path = zendvermogen - gevoeligheid van de ontvanger + winsten - verliezen


Winsten omvatten alle voordelen die voortvloeien uit directionele zend- en / of antennes te ontvangen. Antenne winsten worden meestal uitgedrukt in dBi gerelateerd aan een isotrope antenne. Verliezen omvatten elk filter of kabel demping of bekende milieu-omstandigheden. Deze relatie kan ook worden vermeld als een link begroting, die de boekhouding van alle winsten en verliezen van een systeem om de signaalsterkte bij de ontvanger te meten:


Ontvangen vermogen = zendvermogen + winsten - verliezen


Het doel is het ontvangen vermogen groter is dan die receiver


In de vrije ruimte (een ideale voorwaarde), de inverse vierkante wet is de enige factor die van invloed bereik. In de praktijk echter het bereik kan ook worden afgebroken door andere factoren:


• Obstakels zoals muren, bomen en heuvels kan significant signaalverlies veroorzaken.


• Water in de lucht (vochtigheid) kan RF-energie te absorberen.


• Metalen voorwerpen kunnen radiogolven reflecteren, het creëren van nieuwe versies van het signaal. Deze meervoudige golven bereiken de ontvanger op verschillende tijden en destructief (soms constructief) interfereren met zichzelf. Dit heet multipath.


fade Marge


Er zijn vele formules voor het kwantificeren van deze obstakels. Bij het publiceren van bereik getallen echter fabrikanten negeren vaak obstakels en staat slechts een line-of-sight (LOS) of ideale pad bereik nummer. In alle eerlijkheid naar de fabrikant, is het onmogelijk om alle omgevingen waar een radio kan worden gebruikt kennen, dus het is onmogelijk om de specifieke range men zou kunnen bereiken berekenen. De fabrikanten zullen soms ook een fade-marge in de berekening ervan te voorzien in dergelijke omstandigheden. Dus de vergelijking voor afstandsberekeningen wordt:


Maximale verlies path = zendvermogen - ontvanger gevoeligheid + winsten - verliezen - fade margin


Fade-marge is een uitkering een systeem ontwerper omvat om rekening te houden onbekende variabelen. Hoe hoger de fade marge, hoe beter de algehele kwaliteit van de verbinding zijn. Met een fade marge op nul gezet, de link budget is nog steeds geldig, alleen in LOS omstandigheden, wat niet erg praktisch voor de meeste ontwerpen. De hoeveelheid fade marge opnemen in een berekening afhankelijk van de omgeving waarin het systeem zal naar verwachting worden ingezet. Een fade marge van 12 dBm is goed, maar een beter nummer zou worden 20 om 30 dBm.


Als voorbeeld wordt uitgegaan van een zendvermogen van 20 dBm, een ontvanger gevoeligheid van -100 dBm, ontvangt de antenne winst van 6 dBi, zendantenne winst van 6 dBi, en een fade marge van 12 dB. Cable verlies is te verwaarlozen:


Maximale verlies path = zendvermogen - ontvanger gevoeligheid + winsten - verliezen - fade margin


V - maximum pad verlies = 20 - (-100) + 12 - 12 120 = dB


Zodra het maximale verlies pad is gevonden, kunt u het bereik van de formule te vinden:


Afstand (km) = 10 (maximale verlies pad - 32.44 - 20log (f)) / 20


waarbij f = frequentie in MHz. Als bijvoorbeeld de maximale padverlies is 120 dB bij een frequentie van GHz of 2.45 2450 MHz, zal het bereik:


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


Figuur 1 toont de relatie tussen het maximale verlies pad en bereik met een frequentie van 2.45 GHz.


1. De curve toont de relatie tussen de link budget of maximale verlies pad in dBm en de geschatte range in kilometers.


Interpreteren empirische resultaten


Hoewel empirische methoden zijn zeer nuttig bij het bepalen van het traject, is het vaak moeilijk te bereiken LOS ideaal voor echte metingen en moeilijk te begrijpen hoeveel fade marge te bouwen in een systeem. Meetresultaten kunnen helpen bij het identificeren problemen buiten RF propagatie dat het bereik van een systeem kunnen beïnvloeden, zoals multipath propagatie, interferentie en RF absorptie. Maar niet alle praktijktests zijn hetzelfde, zodat real-world metingen hoofdzaak om de verbindingsbudget nummers hierboven berekend versterken.


Factoren die het bereik behaald in een empirische test kan beïnvloeden zijn onder andere antenne winst, antenne hoogte en interferentie. Antenne winst is een belangrijke bron van winst in het systeem. Vaak fabrikanten zullen hun radio certificeren om te werken met verschillende soorten antennes van high-gain Yagi en patch antennes om meer gematigde-gain omnidirectionele antenne. Het is belangrijk om proeven werden uitgevoerd met hetzelfde type antenne waarmee je nu via de radio te waarborgen. Overschakelen van een 6-dBm antenne naar een 3-dBm antenne op zowel het verzenden en ontvangen zijde zal een 6-dBm verschil in de link begroting veroorzaken en vermindering van het assortiment met de helft.


Antenne hoogte en Fresnel Zone


Antenne hoogte is een ander probleem voor empirische metingen. Het verhogen van de hoogte van een antenne doet twee belangrijke dingen. Ten eerste, kan het helpen krijg je boven alle mogelijke obstakels, zoals auto's, mensen, bomen en gebouwen. Ten tweede, kan het helpen krijg je ware RF LOS signaalpad ten minste 60% speling in de Fresnel zone.


De Fresnel zone een ellipsoïde volume tussen de zender en ontvanger waarvan de oppervlakte wordt bepaald door de golflengte van het signaal. Het is een berekende gebied die ernaar streeft om rekening te houden met de blokkade of verstrooiing van radiogolven. Het wordt gebruikt om de juiste afstand een signaal moet rond obstakels moeten berekenen om een ​​optimale signaalsterkte te bereiken. Een algemene vuistregel is om de LOS pad duidelijk boven de obstakels die zijn niet meer dan 60% van de hoogte van de antenne te hebben.


De kromming van de aarde kan ook gevolgen hebben voor LOS voor de lange afstand draadloze verbindingen. De tabel geeft voorbeelden van het effect, waarbij de hoogte van de aarde op het middelpunt van het verbindingspad houdt geen rekening met heuvels of andere kenmerken van het terrein en de antennehoogte bereikt een signaal dat ten minste 60% in de Fresnel zone.

In veel praktische instellingen, kan uw transceivers functioneren met een lagere hoogte van de antenne, maar het is een goede inzet dat de fabrikanten plaatsen hun antennes op een geschikte hoogte. Voor uw aanvraag, moet je streven naar een geschikte antenne hoogte tot het beste bereik realiseren. Figuur 2 illustreert hoe wegafstand, hindernishoogte en antennehoogte hebben betrekking op de Fresnel zone.
 

2. De gewenste antenne hoogte wordt bepaald door de hoogte van hindernissen en factoring in 60% marge ter compensatie van de Fresnel zone omstandigheden.


Tot slot, ruis en interferentie kan een negatieve invloed op het bereik van een draadloos systeem. Geluid kan niet worden gecontroleerd, maar moeten worden verwerkt in het bereik als het een probleem. In de industriële, wetenschappelijke en medische (ISM) banden bij 902 om 928 MHz (Noord-Amerika) en 2.4 GHz (wereldwijd), kunnen storingen vaak worden verwacht, maar goed voor het is moeilijk. Fabrikanten kunnen empirische tests uit te voeren alleen als storing niet aanwezig is. Het is zeker waarschijnlijk dat uw omgeving een grotere inmenging dan tijdens het testen van de fabrikant aanwezig was.


Samengevat


Met zoveel variabelen in een systeem, hoe kun je weten of de door de fabrikant geclaimde bereik zal van toepassing zijn op uw systeem? Vaak is het onmogelijk te weten of empirisch testen werden uitgevoerd of als het bereik getallen werden berekend. Hoe dan ook, door het analyseren van het maximale zendvermogen en ontvangstgevoeligheid, vind basislijn genereren om een ​​radio te vergelijken met het volgende. Met behulp van deze nummers, samen met een set fade marge en de eventuele winsten als gevolg van antennes of verliezen als gevolg van RF-kabels, kunt u een maximum koppeling budget te berekenen. Maak dan gebruik van de afstand vergelijking hierboven om uw eigen assortiment te berekenen. Voor diverse radio-apparaten, zou dit een goede uitgangssituatie om twee of drie systemen die voldoen aan uw behoeften te vergelijken.


Om te begrijpen als de radio zal werken in uw toepassing, moet je streven naar een nauwkeurige real-world tests die kan goed zijn voor de hoogte van de antenne, multipath, interferentie en obstakels. Het uitstellen van real-world tests voor uw toepassing en alleen op basis van cijfers van de fabrikant letterlijk kunt u laten vragen: "Wat is mijn aanbod? '

Laat een bericht achter 

Naam *
E-mail *
Telefoonnummer
Adres
Code Zie de verificatiecode? Klik vernieuwen!
Bericht
 

Message List

Reacties Laden ...
Home| Over Ons| Producten| Nieuws| Downloaden| Support| Feedback| Contact| Service

Contactpersoon: Zoey Zhang Web: www.fmuser.net

Whatsapp / Wechat: +86 183 1924 4009

Skype: tomleequan E-mail: [e-mail beveiligd] 

Facebook: FMUSERBROADCAST Youtube: FMUSER ZOEY

Adres in het Engels: Room305, HuiLanGe, No.273 HuangPu Road West, TianHe District., GuangZhou, China, 510620 Adres in het Chinees: 广州市天河区黄埔大道西273号惠兰阁305(3E)