Supratimas Belaidis klasės Skaičiavimai

Vienas iš pagrindinių skaičiavimų ir bet kuris mobilusis dizainas yra diapazonas, maksimalus atstumas tarp siųstuvo ir imtuvo normalų. Šis straipsnis nustato dalyvaujančių skaičiavimo asortimentą veiksnius ir parodo, kaip įvertinti asortimentą užtikrinti patikimą ryšių nuoroda.

Kodėl Tikrasis klasės gali būti nelygi Užfiksuota klasės

Ar jūs kada nors įsigyti bevielį radiją įterptųjų projekto ir atrado, kad tu negali pasiekti radijo dažnio (RD) diapazonas nurodyta duomenų lape? Kodėl taip yra? Tai tikriausiai dėl skirtumų tarp, kaip tiekėjas matuojamas asortimentą ir kaip jūs naudojate radiją.

Tiekėjai paprastai nustatyti diapazoną išvedant jį empiriškai iš realaus pasaulio bandymus arba naudojant skaičiavimą. Bet požiūris yra gerai tol, kol jūsų sąskaita visiems kintamiesiems. Empirinis sprendimas, tačiau gali atskleisti realaus pasaulio situacijas, skaičiavimai nereikia spręsti.

Prieš palyginti požiūrius, galime apibrėžti keletą terminų suprasti gamintojo numerius arba atitinkamus kintamųjų diapazoną.

Galia ir dBm skaičiavimai

Radijo dažnių galios dažniausiai išreiškiamas ir matuojamas decibelais su milliwatt nuoroda, arba dBm. Decibelas yra logaritminis vienetas, kuris yra sistemos tam tikru atskaitos galios santykis. Decibelas vertė 0 yra lygiavertis 1 santykis. Decibel-milliwatt yra išėjimo galia decibelais nuorodą į 1 mW.

Nuo PSM remiantis logaritminėje skalėje, ji yra absoliutus galios matavimas. Už kiekvieną 3 dBm padidėjimas yra maždaug du kartus išėjimo galia, ir kiekvienas 10 dBm padidinimas sudaro dešimt kartų daugiau galios. 10 dBm (10 mW) yra 10 kartų galingesnis nei 0 dBm (1 MW), ir 20 dBm (100 MW) yra 10 kartų galingesnis nei 10 dBm.

Galite konvertuoti tarp MW dBm naudojant šias formules:

P (dBm) = 10 • log10 (P (mW))

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

Pavyzdžiui, iš 2.5 mW galia dBm yra:

dBm = 10log2.5 = 3.979

arba apie 4 dBm. DBM vertė 7 dBm MW galios yra:

P = 107 / 10 = 100.7 = 5 mW,

kelias praradimas

Kelias praradimas yra dėl galios tankio sumažėjimas, kuri atsiranda kaip radijo bangos sklinda per atstumą. Pagrindinis veiksnys kelio praradimo yra signalo stiprumo sumažėjimas per atstumą pačių radijo bangomis. Radijo bangos sekti atvirkštinis kvadratinių įstatymą dėl galios tankis: galios tankis yra proporcingas atvirkščiai aikštėje atstumą. Kiekvieną kartą, kai dvigubai atstumą, gaunate tik viena ketvirtąja galią. Tai reiškia, kad kiekvienas 6-dBm padidėjimas išėjimo galia padvigubėja galimą atstumą, kad yra įgyvendinamas.

Be to siųstuvo galios, kitas veiksnys, turintis įtakos diapazonas yra imtuvas jautrumas. Jis paprastai išreiškiamas -dBm. Nuo tiek išėjimo galia ir imtuvas jautrumas yra nurodyta dBm, galite naudoti paprastą sudėti ir atimti apskaičiuojant maksimalų kelio nuostolius, kad sistema gali patirti:

Maksimalus kelias nuostoliai = perduoda galia - imtuvo jautrumą + pelnas - nuostoliai

Pelnas yra bet kuris gaunamas krypties perdavimo ir / ar gauti antenos. Antenos prieaugis paprastai išreiškiamas dBi nuorodos į izotropinėje antena. Nuostoliai jokių filtrą arba kabelio slopinimas arba žinoma aplinkos sąlygas. Šis ryšys taip pat gali būti nurodyta kaip nuoroda biudžetą, kuri yra visų pelno ir nuostolių vertinimo sistemą signalo stiprumą imtuvas apskaita:

Gavo galia = perduoti maitinimo + pelnas - nuostoliai

Tikslas yra užtikrinti, kad gauta galia yra didesnė nei imtuvo jautrumo

Tuščioje erdvėje (idealus sąlyga), atvirkštinė kvadratinių teisė yra tik veiksnys, turintis įtakos diapazoną. Realiame pasaulyje, tačiau diapazonas taip pat gali būti nevisavertis kiti veiksniai:

• Kliūtys, pavyzdžiui, sienų, medžių ir kalvų gali sukelti didelę signalo praradimo.

• Vanduo ore (drėgmės) gali sugerti RD energijai.

• metaliniai daiktai gali atspindėti radijo bangas, sukurti naujų versijų signalo. Šie keli bangos pasiekia skirtingu laiku ir destruktyviai (o kartais ir konstruktyviai) imtuvas kištis su savimi. Tai vadinama daugiakanalio.

Fade marža

Yra daug formulių kiekybiškai šias kliūtis. Skelbdama nuotolio numerius, tačiau gamintojai dažnai ignoruoja kliūčių ir valstybę tik linijos matomumo zonoje (Los) arba idealus kelias serijos numerio. Tiesą sakant gamintojui, neįmanoma žinoti visas aplinkas, kuriose gali būti naudojami radijo, todėl neįmanoma apskaičiuoti konkretų diapazoną galima būtų pasiekti. Gamintojai kartais apima išnyks maržą į jų apskaičiavimo numatyti tokių aplinkos sąlygų. Taigi, nuotolinės skaičiavimų lygybė:

Maksimalus kelias nuostoliai = perduoti valdžią - jautrumo imtuvas + pelnas - nuostoliai - išnyks marža

Fade marža yra pašalpa sistema dizaineris yra apskaityti dėl nežinomų kintamųjų. Kuo didesnis išnyks marža, tuo geriau apskritai nurodo kokybė bus. Su išnyks marža nuliniai, nuoroda biudžetas vis dar galioja, tik Los sąlygomis, kurios nėra labai praktiška daugumai dizaino. Iš neišblėstančių atsargos suma įtraukti į skaičiavimo priklauso nuo aplinkos, per kurį turėtų sistema turi būti naudojami. Išnyks marža 12 dBm yra gera, tačiau geresnis skaičius būtų 20 į 30 dBm.

Pavyzdžiui, prisiimti siuntimo galią 20 dBm, imtuvo jautrumas -100 dBm, gauna antenos pelnas 6 dBi, perduoti antenos pelnas 6 dBi, ir išnyks marža 12 dB. Kabelinė praradimas yra nereikšmingas:

Maksimalus kelias nuostoliai = perduoti valdžią - jautrumo imtuvas + pelnas - nuostoliai - išnyks marža

V - didžiausias kelias nuostoliai = 20 - (-100) + 12 - 12 = 120 dB

Po to, kai ne daugiau kaip kelias nuostoliai buvo aptikta, galima rasti intervalą, pradedant nuo formulę:

Atstumas (km) = 10 (maksimalus kelias praradimas - 32.44 - 20log (F)) / 20

kur f = dažnis MHz. Pavyzdžiui, jeigu didžiausias kelias praradimas yra 120 dB, esant nuo 2.45 GHz arba 2450 MHz dažniu, ribos bus:

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

1 paveikslas rodo skirtumas tarp didžiausios kelio nuostolių ir diapazono santykius ne iš 2.45 GHz dažniu.

1. Kreivė parodo skirtumą tarp nuoroda biudžeto arba maksimalaus kelio nuostolių dBm ir numatomą asortimentą kilometrų santykius.

Žodžiu empiriniai rezultatai

Nors empiriniai metodai yra labai naudinga nustatant intervalą, ji dažnai sunku pasiekti idealią LOS realaus pasaulio matavimų ir sunku suprasti, kiek išnyks marža statyti į sistemą. Išmatuotos rezultatai gali padėti nustatyti problemas ne vien RF dauginimas, kurie gali turėti įtakos sistemos spektrą, pavyzdžiui, daugiakanalį dauginti, trikdžių, ir RF absorbciją. Tačiau ne visi realaus pasaulio testai yra tokie patys, todėl realaus pasaulio matavimai turėtų būti naudojama pirmiausiai siekiant sustiprinti šią nuorodą biudžeto skaičiai virš apskaičiuotas.

Veiksniai, kurie gali turėti įtakos diapazoną pasiektą empiriniu bandymo įtraukti Antenos stiprinimas, antenos aukštį ir trukdžių. Antenos stiprinimas yra pagrindinis šaltinis padidėjimo sistemos. Dažnai gamintojai sertifikuoti savo radijo dirbti su įvairių tipų antenas iš aukštos įgyti Yagi ir pleistras antenos nuosaikesnis siekiančią įvairiakryptė antenos. Svarbu užtikrinti, bandymai buvo atlikti su to paties tipo antena, su kuria jūs dabar naudojant radiją. Keičiant 6-dBm antena su 3-dBm antena ant tiek perdavimo ir priėmimo pusėje sukels 6-dBm skirtumą nuorodą biudžetą ir sumažinti įvairių perpus.

Antenos aukštis ir Frenelio zona

Antenos aukštis yra dar vienas rūpestis empirinių matavimų. Didinti antenos aukštį daro du pagrindinius dalykus. Pirma, ji gali padėti jums virš galimų kliūčių, pavyzdžiui, automobilių, žmonių, medžių, ir pastatų. Antra, ji gali padėti gauti savo tikrąjį RD Los signalo kelias bent 60% klirensas yra Frenelio zonos.

Frenelio zona yra elipsoido formos tūris tarp siųstuvo ir imtuvo, kurio zona apibrėžiama signalo bangos ilgiui. Tai apskaičiuota sritis, kuri siekia atsiskaityti už nepraeinamumas ar difrakcijos radijo bangomis. Jis naudojamas apskaičiuojant tinkamą atstumą signalas turėtų turėti aplink kliūtis pasiekti optimalų signalo stiprumą. Bendra taisyklė nykščio yra turėti Los kelią aiškiai virš kliūčių, kurios yra ne daugiau kaip 60% antenos aukštį.

Žemės kreivumas taip pat gali turėti įtakos LOS už ilgo nuotolio bevielio ryšius. Lentelėje pateikiama keletas poveikio, kur Žemės aukštis ties nuoroda kelio viduryje neatsiskaito už kalvų ar kitų reljefo ypatumų ir antenos aukštį pavyzdžiai pasiekia signalas, kuris yra bent 60% į Frenelio zonos.
Daugelyje praktinių nustatymų, jūsų siųstuvai gali veikti su mažesnėmis antenos aukščio, bet jis yra geras bet kad gamintojai talpinti savo antenas tinkamu aukščio. Jūsų paraišką, turėtumėte stengtis turėti tinkamą antenos aukštį pasiekti geriausią asortimentą. 2 iliustruoja, kaip kelias atstumas, kliūtis aukštis, ir antena aukštis yra susiję su Frenelio zonoje.

2. Norimas antena aukštis yra nustatomas pagal kliūčių aukščio ir inkodaros 60% skirtumą kompensuoti Frenelio zonos sąlygomis.

Galiausiai, triukšmo ir trikdžių gali turėti neigiamą įtaką bevielio sistemos diapazone. Triukšmas gali būti kontroliuojama, bet reikėtų atsižvelgti į diapazoną, jei tai yra problema. Pramonės, mokslo ir medicinos (PMM) juostomis 902 į 928 MHz (Šiaurės Amerika) ir 2.4 GHz (visame pasaulyje), trukdžių dažnai galima tikėtis, bet tenka jį yra sunku. Gamintojai gali atlikti empirinius tyrimus, tik tada, kai trukdžių nėra. Tai tikrai tikėtina, kad jūsų aplinka turi didesnį trukdžių, nei buvo pateikti per gamintojo bandymų.

Santrauka

Su tiek daug kintamųjų sistemą, kaip jūs galite žinoti, ar diapazonas teigė gamintojas taikys į jūsų sistemą? Dažnai ji yra neįmanoma žinoti, ar bandymai buvo atlikti empiriškai arba, jei grupę numeriai buvo apskaičiuojamas. Bet kokiu atveju, analizuojant didžiausią siuntimo galią ir imtuvo jautrumą, galite sukurti bazinį palyginti vieną radiją į kitą. Naudojant šiuos numerius, kartu su rinkinys išnyks marža ir bet kokį pelną dėl antenų ar nuostolių, susijusių su RF kabeliai, jūs galite apskaičiuoti maksimalų nuorodą biudžetą. Tada naudokite nuotolinio lygtį aukščiau apskaičiuoti savo asortimentą. Dėl įvairių radijo prietaisų, tai turėtų suteikti geras pradinis palyginti du ar tris sistemas, atitinkančias Jūsų poreikius.

Norėdami suprasti, jei radijo dirbs jūsų paraišką, turėtumėte siekti tikslius realaus pasaulio testus, kurie gali sudaryti antenos aukščio, daugiskaitos, trikdžių ir kliūčių. Delsimas realaus pasaulio bandymus jūsų paraišką ir tik atsižvelgiant į gamintojo numerius pažodžiui gali palikti jus klausia: "Kas yra mano ribos?"

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas