Fehim Kalkoli Wireless Medda

Waħda mill-kalkoli ewlieni f'kull disinn wireless huwa l-firxa, id-distanza massima bejn trasmettitur u r-riċevitur għall-operazzjoni normali. Dan l-artikolu tidentifika l-fatturi involuti fil-kalkolazzjoni medda u turi kif l-istima firxa biex tiġi żgurata rabta ta 'komunikazzjoni affidabbli.

Għaliex Medda attwali Mejju Mhux Indaqs Iddikkjarat Medda

Qatt xtraw radju mingħajr fili għal proġett inkorporat u skopra li inti ma kisbux il-frekwenza tar-radju (RF) firxa iddikjarat fil-karta ta 'informazzjoni? Għaliex huwa li? Huwa probabbilment minħabba d-differenzi bejn kif il-fornitur mkejla l-firxa u kif qed tuża l-radju.

Fornituri normalment tiddetermina firxa billi titħażżeż dan b'mod empiriku minn testijiet tad-dinja reali jew bl-użu ta 'kalkolu. Jew approċċ huwa multa sakemm inti kont għall-fatturi varjabbli kollha. Soluzzjoni empirika, madankollu, tista 'tiżvela sitwazzjonijiet reali tad-dinja li l-kalkoli ma jindirizzawx.

Qabel inqabblu l-approċċi, ejja jiddefinixxu ftit termini li jifhmu n-numri ta 'manifattur jew varjabbli rilevanti għall-firxa.

Power u kalkoli dBm

RF enerġija huwa l-aktar komunement espress u mkejla f'decibels b'referenza milliwatt, jew dBm. A deċibel hija unità logaritmika li hija proporzjon tal-qawwa tas-sistema għal xi referenza. Valur deċibel tal 0 huwa ekwivalenti għal proporzjon ta 1. Deċibel-milliwatt hija l-qawwa ta 'ħruġ f'decibels referenzjata lill 1 mW.

Peress dBm huwa bbażat fuq skala logaritmika, huwa kejl poter assolut. Għal kull żieda ta '3 dBm hemm bejn wieħed u ieħor darbtejn l-qawwa, u kull żieda ta' 10 dBm jirrappreżenta żieda b'għaxar darbiet fil-poter. 10 dBm (10 mW) hija darba 10 aktar qawwija minn 0 dBm (1 mW), u 20 dBm (100 mW) hija darba 10 aktar b'saħħitha minn 10 dBm.

Tista 'taqleb bejn mW u dBm bil-formuli li ġejjin:

P (dBm) = 10 • log10 (P (mW))

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

Per eżempju, l-poter ta '2.5 mW f'dBM hija:

dBm = 10log2.5 = 3.979

jew madwar 4 dBm. Valur dBm ta 7 dBm fil mW ta 'qawwa huwa:

P = 107 / 10 = 100.7 = 5 mW

passaġġ Telf

telf Path huwa t-tnaqqis fid-densità ta 'enerġija li jseħħ bħala mewġ tar-radju tinfirix fuq distanza. Il-fattur ewlieni fit-telf passaġġ huwa t-tnaqqis fil-qawwa tas-sinjal fuq distanza ta 'l-mewġ tar-radju nfushom. mewġ tar-radju jsegwi liġi kwadru invers għall densità ta 'potenza: il-densità ta' potenza huwa proporzjonali għall-kwadrat invers tad-distanza. Kull darba li inti doppju tal-distanza, inti tirċievi biss kwart tal-enerġija. Dan ifisser li kull żieda 6-dBm fil-poter output jirdoppja d-distanza possibbli li jista 'jinkiseb.

Minbarra qawwa trasmettitur, fattur ieħor li jaffettwa firxa hija sensittività riċevitur. Huwa normalment espressa -dBm. Billi kemm qawwa tal-ħruġ u s-sensittività riċevitur ikun dikjarati fid dBm, inti tista 'tuża sempliċi addizzjoni u t-tnaqqis li tikkalkula t-telf massimu triq li sistema tistax tinżamm:

telf triq massimu = jittrasmettu enerġija - sensittività riċevitur + qligħ - telf

Qlig jinkludu kwalunkwe qligħ li jirriżulta mill jittrasmetti direzzjonali u / jew jirċievu antenni. Qligħ antenna huma normalment espressa dBi referenzjata lil antenna isotropika. It-telf jinkludu kwalunkwe filtru jew attenwazzjoni kejbil jew ambjentali magħrufa. Din ir-relazzjoni tista 'wkoll tkun iddikjarata bħala baġit rabta, li hija l-kontabilità ta' kull qligħ u telf ta 'sistema biex tkejjel il-qawwa tas-sinjal fil-riċevitur:

setgħa li waslet = jittrasmettu enerġija + qligħ - telf

L-għan huwa li l-qawwa riċevuta akbar mill-sensittività riċevitur

Fl-ispazju ħieles (kundizzjoni ideali), il-liġi kwadru invers huwa l-uniku fattur li jaffettwa medda. Fid-dinja reali, madankollu, il-firxa wkoll tista 'tiġi degradata minħabba fatturi oħra:

• Ostakoli bħal ħitan, siġar, u għoljiet jista 'jikkawża telf tas-sinjal sinifikanti.

• Ilma fl-arja (umdità) jista 'jassorbi l-enerġija RF.

• oġġetti tal-metall jistgħu jirriflettu mewġ tar-radju, il-ħolqien verżjonijiet ġodda tas-sinjal. Dawn il-mewġ multipli jilħqu r-riċevitur fi żminijiet differenti u destructively (u xi kultant kostruttiv) jinterferixxu ma infushom. Din tissejjaħ multipath.

fade Marġni

Hemm ħafna formuli għat-kwantifikazzjoni dawn l-ostakli. Meta tippubblika numri firxa, madankollu, il-manifatturi spiss jinjoraw ostakli u l-istat biss linja tal-vista (LOS) jew in-numru medda mogħdija ideali. Fl-ġustizzja lill-manifattur, huwa impossibbli li tkun taf l-ambjenti kollha fejn jistgħu jintużaw radju, hekk huwa impossibbli li jiġi kkwantifikat l-firxa speċifika wieħed jista jinkiseb. xi kultant manifatturi se jinkludi marġni fade fis kalkolu tagħhom biex jipprovdu għall-kondizzjonijiet ambjentali bħal dawn. Għalhekk, l-ekwazzjoni għall-kalkoli distanza isir:

telf triq massimu = jittrasmettu enerġija - Sensittività riċevitur + Qligħ - telf - marġni fade

marġini fade hija allowance disinjatur sistema tinkludi li jagħtu kont għall-fatturi varjabbli mhux magħrufa. L-ogħla marġni fade, l-aħjar il-kwalità rabta globali se jkun. B'marġni fade iffissat għal żero, il-baġit rabta għadu validu, biss f'kondizzjonijiet-Los, li mhuwiex prattiku ħafna għal disinji aktar. L-ammont tal-marġni fade biex tinkludi fil-kalkolu jiddependi fuq l-ambjent li fih is-sistema hija mistenni li jkun użat. Marġni fade tal 12 dBm hija tajba, iżda numru aħjar tkun 20 li 30 dBm.

Bħala eżempju, assumi setgħa jittrasmettu ta 20 dBm, sensittività riċevitur ta -100 dBm, jirċievu qligħ antenna ta '6 dBi, tittrasmetti gwadann antenna ta' 6 dBi, u marġni fade ta 12 dB. telf kejbil huwa negliġibbli:

telf triq massimu = jittrasmettu enerġija - Sensittività riċevitur + Qligħ - telf - marġni fade

V - telf massimu passaġġ = 20 - (-100) + 12 - 12 = 120 dB

Ladarba t-telf passaġġ massimu nstabet, inti tista 'ssib il-firxa mill-formula:

Distanza (km) = 10 (telf passaġġ massima - 32.44 - 20log (f)) / 20

fejn f = frekwenza f'MHz. Per eżempju, jekk it-telf passaġġ massimu huwa 120 dB bi frekwenza ta '2.45 GHz jew 2450 MHz, il-firxa se jkunu:

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

Figura 1 turi r-relazzjoni bejn it-telf massimu passaġġ u l-firxa bi frekwenza ta '2.45 GHz.

1. Il-kurva turi r-relazzjoni bejn il-baġit rabta jew telf passaġġ massimu f'dBM u għażla stimata f'kilometri.

-Interpretazzjoni Riżultati empiriċi

Filwaqt li l-metodi empiriċi huma utli ħafna fid-determinazzjoni tal-medda, din ta 'spiss huwa diffiċli li tinkiseb ideali LOS għall-kejl tad-dinja reali u diffiċli li wieħed jifhem kif marġni fade ħafna biex tinbena fis-sistema. riżultati mkejla jista 'jgħin jidentifika kwistjonijiet lil hinn propagazzjoni RF li jistgħu jaffettwaw l-firxa ta' sistema, bħal propagazzjoni multipath, interferenza, u l-assorbiment RF. Iżda mhux it-testijiet kollha tad-dinja reali huma l-istess, hekk kejl tad-dinja reali għandu jintuża primarjament biex isaħħu n-numri rabta tal-baġit ikkalkulat hawn fuq.

Fatturi li jistgħu jinfluwenzaw il-firxa magħmul matul it-test empiriku jinkludu qligħ antenna, għoli antenna, u interferenza. qligħ Antenna huwa sors ewlieni ta 'gwadann fis-sistema. Spiss manifatturi għandhom jiċċertifikaw radju tagħhom biex jaħdmu ma 'tipi differenti ta' antenni minn 'gwadann għoli Yagi u antenni garża għal antenni omnidirezzjonali aktar moderat ta' gwadann. Huwa importanti li jiġi żgurat testijiet kienu mwettqa bl-istess tip ta 'antenna li magħhom inti issa qegħdin jużaw ir-radju. Nibdlu minn antenna 6-dBm għal antenna 3-dBm kemm fuq il jittrasmettu u jirċievu naħa se jikkawżaw differenza 6-dBm fil-baġit rabta u jnaqqas il-firxa bin-nofs.

Antenna Għoli u ż-żona Fresnel

-għoli antenna hija tħassib ieħor għal kejl empirika. Ngħollu l-għoli tal-antenna ma żewġ affarijiet ewlenin. L-ewwel, dan jista 'jgħinek tikseb l fuq xi ostruzzjonijiet possibbli bħal karozzi, nies, siġar, u l-bini. It-tieni, jistgħu jgħinu biex triq veru tiegħek sinjal RF LOS mill-inqas 60 approvazzjoni% fiż-żona Fresnel.

Iż-żona Fresnel huwa volum ellipsoid bejn il-trasmettitur u r-riċevitur li ż-żona hija definita mill-wavelength tas-sinjal. Hija żona kkalkulata li tistinka biex tagħti kont għall-imblukkar jew diffrazzjoni ta 'mewġ tar-radju. Huwa użat biex jiġi kkalkulat il-clearance xierqa sinjal għandu jkollhom madwar ostakli tinkiseb l-aħjar saħħa tas-sinjal. A regola ġenerali ta 'thumb huwa li jkollu l-passaġġ LOS clear' il fuq l-ostakli li mhumiex għajr 60% tal-għoli antenna.

Il-kurvatura tal-Dinja tista 'wkoll impatt LOS għal rabtiet ta' medda twila mingħajr fili. It-tabella tipprovdi xi eżempji ta 'l-impatt, fejn l-għoli tad-Dinja fil-punt tan-nofs tal-passaġġ rabta ma kont għall għoljiet jew karatteristiċi oħra terren u l-għoli antenna jilħaq sinjal li huwa mill-inqas 60% fiż-żona Fresnel.
F'bosta kuntesti prattiċi, transceivers tiegħek jista 'jiffunzjona b'għoli antenna aktar baxxi, iżda huwa bet tajba li l-manifatturi jqiegħdu antenni tagħhom f'għoli xieraq. Għall-applikazzjoni tiegħek, għandek tirsisti biex ikollhom għoli antenna xieraq biex jinkisbu l-firxa aħjar. Figura 2 juri kif id-distanza triq, għoli ostaklu, u l-għoli antenna huma relatati maż-żona Fresnel.

2. L-għoli antenna mixtieq huwa determinat mill-għoli ostaklu u l-fattorar fil-marġni% 60 biex tikkumpensa għall-kondizzjonijiet żona Fresnel.

Finalment, l-istorbju u interferenza jista 'jkollha impatt negattiv fuq il-firxa ta' sistema wireless. L-istorbju ma jistax jiġi kkontrollat ​​iżda għandhom jiġu fatturati fil-medda jekk din hija kwistjoni. Fil-meded industrijali, xjentifiċi, u mediċi (ISM) fi 902 li 928 MHz (Amerika ta 'Fuq) u 2.4 GHz (dinjija), interferenza spiss jistgħu jkunu mistennija, iżda jammontaw għal huwa diffiċli. Il-manifatturi jistgħu jwettqu testijiet empirika biss meta interferenza ma jkunx preżenti. Huwa ċertament huwa probabbli li l-ambjent tiegħek għandu interferenza akbar minn kien preżenti waqt l-ittestjar tal-manifattur.

sommarju

Bil tant varjabbli f'sistema, kif tista 'inti taf jekk il-firxa mitlub minn manifattur ser japplikaw għas-sistema tiegħek? Spiss huwa impossibbli li tkun taf jekk it-testijiet kienu mwettqa b'mod empiriku jew jekk in-numri firxa ġew ikkalkulati. Jew il-mod, billi janalizzaw il-qawwa massima ta 'trażmissjoni u s-sensittività riċevitur, inti tista' tiġġenera linja bażi biex iqabblu radju wieħed għall-ieħor. Jużaw dawn in-numri, flimkien ma 'marġni sett fade u kwalunkwe qligħ minħabba antenni jew telf dovut għal cables RF, inti tista' tikkalkula l-baġit massimu rabta. Mbagħad jużaw l-ekwazzjoni distanza hawn fuq biex tikkalkula firxa tiegħek stess. Għall-mezzi tar-radju differenti, dan għandu jipprovdi bażi tajba biex iqabblu żewġ jew tlett sistemi li jilħqu l-bżonnijiet tiegħek.

Biex tifhem jekk il-radjijiet se taħdem fl-applikazzjoni tiegħek, għandek tirsisti għal testijiet tad-dinja reali preċiża li tista jammontaw għall-għoli antenna, multipath, interferenza, u ostakoli. Id-dewmien testijiet tad-dinja reali għall-applikazzjoni tiegħek u biss tieħu n-numri tal-manifattur verbatim jista tħallik tistaqsi, "X'hemm medda tiegħi?"

Ħalli messaġġ 

Lista messaġġ