Dodaj ulubione Ustaw Strona główna
Pozycja:Strona główna >> Aktualności

Produkty Kategoria

produkty Tagi

Miejsca Fmuser

Zrozumienie Obliczenia Wireless klasy

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

Electronic Design


Jednym z podstawowych obliczeń w każdej konstrukcji bezprzewodowej jest zakres, maksymalna odległość pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem do normalnej pracy. Ten artykuł określa czynniki zaangażowane w obliczaniu zakres i pokazuje, jak oszacować zakres, aby zapewnić niezawodne połączenie komunikacyjne.


Dlaczego Rzeczywisty zakres może nie być równa podanym zakresie


Czy kiedykolwiek zakupione radio bezprzewodowe dla osadzonego projektu i odkrył, że nie osiągnąć częstotliwości radiowej (RF) w zakresie podanym w arkuszu danych? Dlaczego? To pewnie z powodu różnic w jaki sposób dostawca mierzona zakresu i sposobu korzystania z radia.


Dostawcy zazwyczaj określić zakres wyprowadzając go empirycznie z badań rzeczywistych lub za pomocą obliczeń. Albo podejście jest w porządku tak długo, jak konto dla wszystkich zmiennych. Empiryczne rozwiązanie może jednak ujawnić rzeczywistych sytuacji, że obliczenia nie uwzględniają.


Zanim porównać podejścia, zdefiniujmy kilka terminów zrozumieć numery producentem lub odpowiednie zmienne dla zakresu.


Moc I Obliczenia dBm


Moc RF jest najczęściej wyrażana w decybelach i mierzona z odniesieniem miliwata lub dBm. Decybela jest logarytmiczna Urządzenie to jest stosunek mocy układu do pewnego odniesienia. Wartość decybeli od 0 odpowiada stosunkowi 1. Decibel-miliwatów jest moc w decybelach odniesiona do 1 mW.


DBm, ponieważ jest oparte na skali logarytmicznej, to absolutna pomiar mocy. Dla każdego wzrostu 3 dBm jest mniej więcej dwa razy moc wyjściowa, a każdy wzrost 10 dBm dziesięciokrotny wzrost reprezentuje w mocy. 10 dBm (10 mW) jest 10 razy bardziej wydajne niż 0 dBm (1 mW) i 20 dBm (100 MW) jest 10 razy silniejsze niż 10 dBm.


Można konwertować pomiędzy mW i dBm przy użyciu następujących wzorów:


P (dBm) = 10 • log10 (P (mW))


P (Mw) = 10 (P (dBm) / 10)


Na przykład, moc 2.5 mW w dBm jest:


dBm = 10log2.5 = 3.979


lub o 4 dBm. Wartość dBm z 7 dBm na mW mocy jest:


P = 107 / 10 = 100.7 = 5 mW


Ścieżka strat


Tłumienie jest zmniejszenie gęstości mocy, który występuje jako fala radiowa rozchodzi się na odległość. Podstawowym czynnikiem utraty ścieżki jest spadek siły sygnału na odległość samych falach radiowych. Fale radiowe przestrzegać prawa kwadratowy odwrotną do gęstości mocy: gęstość mocy jest proporcjonalna do odwrotności kwadratu odległości. Za każdym razem kiedy podwoić odległość, otrzymasz tylko jedną czwartą władzę. Oznacza to, że każdy wzrost 6-dBm mocy wyjściowej podwaja możliwą odległość, które jest osiągalne.


Poza mocy nadajnika, innym czynnikiem wpływającym na wybór jest odbiornik czułości. To jest zwykle wyrażona w -dBm. Ponieważ zarówno moc i czułość odbiornika są wykazywane w dBm, można użyć prostego dodawania i odejmowania do obliczania maksymalnej straty ścieżki, że system może ponieść:


Maksymalne tłumienie = moc nadawania - czułość odbiornika + zyski - straty


Zyski obejmują wszelkie zyski wynikające z kierunkowej transmisji i / lub anten odbiorczych. Zyski anteny są zazwyczaj wyrażane w dBi odniesione do anteny izotropowej. Straty obejmują dowolny filtr lub tłumienie kabla lub znane warunki środowiskowe. Zależność ta może być również określona jako budżet łącza, który jest księgowanie zysków i strat systemu do pomiaru siły sygnału w odbiorniku:


Otrzymał mocy = Moc nadawania + zyski - straty


Celem jest, aby otrzymał moc większa niż czułość odbiornika


W wolnej przestrzeni (idealny stan), prawa odwrotnych kwadratów jest jedynym czynnikiem wpływającym na wybór. W realnym świecie, jednak zakres może być także degradowana przez inne czynniki:


• Przeszkody takie jak ściany, drzewa i wzgórza może spowodować znaczne straty sygnału.


• Woda w powietrzu (wilgotność) może absorbować energię RF.


• Przedmioty metalowe mogą odbijać fale radiowe, tworząc nowe wersje sygnału. Te liczne fale docierają do odbiornika w różnym czasie i destrukcyjnie (i czasem konstruktywnie) zakłócać siebie. To się nazywa wielodrożność.


Fade Margin


Istnieje wiele wzorów do ilościowego tych przeszkód. Podczas publikowania zakres numerów, jednak producenci często ignorują przeszkody i stan tylko line-of-sight (LOS) lub idealnej liczby zakresu ścieżki. W uczciwości do producenta, że ​​to niemożliwe, aby znać wszystkich środowisk, w których mogą być używane radio, więc nie da się obliczyć określony zakres może osiągnąć. Producenci czasami zawierają marżę na blaknięcie do ich obliczania w celu zapewnienia takich warunków środowiskowych. Tak więc, równania dla obliczenia odległości ma postać:


Maksymalne tłumienie = moc nadawania - straty - - czułość odbiornika + zyski marża na blaknięcie


Marża Fade to zasiłek projektantem systemu wchodzą do rozliczenia nieznanych zmiennych. Im wyższa marża na blaknięcie, tym lepsza ogólna jakość link będzie. Z marginesem blaknięcie ustawiony na zero, budżet link jest nadal ważne, tylko w warunkach LOS, co nie jest bardzo praktyczne dla większości projektów. Wysokość marży na blaknięcie do uwzględnienia w obliczeniu zależy od środowiska, w którym oczekuje się, że system jest wdrożony. Margines FADE 12 dBm jest dobry, ale lepszy numer będzie 20 do 30 dBm.


Jako przykład załóżmy, że moc nadawania 20 dBm, czułość odbiornika -100 dBm otrzymać zysk anteny z 6 DBI, transmitować zysk anteny z 6 DBI, i margines blaknięcie 12 dB. Kabel jest znikoma strata:


Maksymalne tłumienie = moc nadawania - straty - - czułość odbiornika + zyski marża na blaknięcie


V - maksymalne tłumienie = 20 - (-100) + 12 - 12 = 120 dB


Po maksymalna strata ścieżka została znaleziona, można znaleźć zakres od wzoru:


(Km) = 10 (maksymalne tłumienie - 32.44 - 20log (f)) / 20


gdzie f = częstotliwość w MHz. Na przykład, jeśli maksymalna utrata ścieżki jest 120 dB przy częstotliwości 2.45 GHz lub 2450 MHz, zasięg wyniesie:


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


Rysunek 1 przedstawia zależność między maksymalnym i zasięgu tłumienie o częstotliwości 2.45 GHz.


1. Krzywa pokazuje zależność pomiędzy budżetu łącza lub maksymalnej straty ścieżki w dBm i szacowany zasięg w kilometrach.


Interpretacja wyników empirycznych


Podczas gdy metody doświadczalne są bardzo użyteczne w określaniu zakresu, często trudno jest osiągnąć idealnie LOS do pomiarów rzeczywistych i trudny do zrozumienia, jak duży margines zanikania zbudować w systemie. Wyniki pomiarów mogą pomóc w identyfikacji problemów poza propagacji fal radiowych, które mogą mieć wpływ na wybór systemu, takie jak wielodrogowości, zakłócenia i absorpcji fal radiowych. Ale nie wszystkie testy świecie rzeczywistym są takie same, więc w świecie rzeczywistym pomiary powinny być wykorzystywane przede wszystkim do wzmocnienia numery budżetowe Link obliczone powyżej.


Czynniki, które mogą wpływać na zakres osiągnięty w teście empirycznej zysk anteny, to wysokość anteny i zakłócenia. Zysk anteny jest głównym źródłem zysku w systemie. Często producenci potwierdzi swoje radia do pracy z różnymi typami anten z wysokiego zysku i anten Yagi Patch do bardziej umiarkowanego przyrostu wielokierunkowych anten. Ważne jest, aby upewnić się, Testy przeprowadzono z tym samym typem anteny, z którym jest teraz za pomocą radia. Zmienia się od anteny 6-DBM anteny 3-dBm zarówno do nadawania i odbierania stronie spowoduje różnicę 6-dBm budżet łącza i zmniejszają zasięg o połowę.


Wysokość anteny I Strefa Fresnela


Wysokość anteny jest kolejnym problemem dla pomiarów empirycznych. Zwiększenia wysokości anteny ma dwie podstawowe rzeczy. Po pierwsze, może to pomoże Ci powyżej ewentualnych przeszkód, takich jak samochody, ludzi, drzew i budynków. Po drugie, może pomóc swoją prawdziwą ścieżkę sygnału RF los co najmniej 60% luz w strefie Fresnela.


Strefa Fresnela jest elipsoidą objętość pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem, którego powierzchnia jest określona przez długość fali sygnału. Jest to obszar, który dąży obliczoną w celu uwzględnienia zablokowania lub dyfrakcji fal radiowych. Jest on używany do obliczania właściwy prześwit sygnał powinien mieć wokół przeszkód, aby osiągnąć optymalną moc sygnału. Ogólną zasadą jest, aby mieć jasną ścieżkę LOS nad przeszkodami, które mają nie więcej niż 60% wysokości anteny.


Krzywizna Ziemi może również wpływać LOS dla łącza bezprzewodowe długiego zasięgu. W tabeli przedstawiono przykłady wpływu, gdzie wysokość Ziemi się w połowie drogi łącza nie uwzględnia wzgórz lub innych cech terenu i wysokości anteny osiąga sygnał, że jest co najmniej 60% w strefie Fresnela.

W wielu praktycznych ustawień, transceivery mogą działać z niższą wysokością anteny, ale jest to dobry zakład, że producenci umieszczają swoje anteny na odpowiedniej wysokości. Dla aplikacji, należy dążyć do uzyskania stosownej wysokości anteny, aby osiągnąć najlepszy wybór. Figura 2 ilustruje jak odległość ścieżki, wysokość przeszkody oraz wysokość anteny są związane ze strefą Fresnela.
 

2. Żądanej wysokości anteny jest określony przez wysokość przeszkód i uwzględnieniu 60% margines kompensacji warunkach strefy Fresnela.


Na koniec, szum i zakłócenia mogą mieć negatywny wpływ na zasięg systemu bezprzewodowego. Hałas nie może być kontrolowana, ale powinna być uwzględniona w zakresie, czy jest to problem. W przemysłowych, naukowych i medycznych (ISM) zespołów w 902 do 928 MHz (Ameryka Północna) i 2.4 GHz (na całym świecie), często można oczekiwać zakłóceń, ale stanowi to jest trudne. Producenci mogą wykonać badań empirycznych tylko wtedy, gdy ingerencja nie jest obecny. To na pewno jest prawdopodobne, że otoczenie ma większą ingerencję niż był obecny podczas testów producenta.


Podsumowanie


Przy tak wielu zmiennych w systemie, w jaki sposób możesz wiedzieć, czy zakres twierdzi producent stosuje się do systemu? Często nie jest możliwe, aby wiedzieć, czy testy przeprowadzano doświadczalnie lub numery zakres zostały obliczone. Tak czy inaczej, analizując maksymalną moc nadawania i czułość odbiornika, można wygenerować odniesienia do porównania jednego radia do następnego. Korzystanie z tych numerów, wraz z marginesem zestaw blaknięcie i wszelkie zyski z tytułu anten lub strat z tytułu kabli RF, można obliczyć maksymalny budżet łącza. Następnie za pomocą równania do obliczenia odległości powyżej własny zakres. Dla różnych urządzeń radiowych, powinno to zapewnić dobrą bazowy porównać dwie lub trzy systemy, które spełniają Twoje potrzeby.


Aby zrozumieć, czy radio będzie działać w aplikacji, należy dążyć do dokładnych testów rzeczywistych, że może liczyć na wysokości anteny, multipath, zakłóceń i przeszkód. Opóźnienie w świecie rzeczywistym testy dla aplikacji i tylko biorąc numerów producenta dosłownie może zostawić cię pyta: "Jaka jest moja oferta?"

Zostaw wiadomość 

Imię *
E-mail *
Telefon
Adres
Code Zobacz kod weryfikacyjny? Kliknij odświeżyć!
Wiadomość
 

Lista komunikatów

Komentarze Ładowanie ...
Strona główna| O nas| Produkty| Aktualności| Do pobrania| Wsparcie| Informacje zwrotne| Skontaktuj się z nami| Usługi

Kontakt: Zoey Zhang Strona internetowa: www.fmuser.net

Whatsapp / Wechat: +86 183 1924 4009

Skype: tomleequan E-mail: [email chroniony] 

Facebook: FMUSERBADCAST Youtube: FMUSER ZOEY

Adres w języku angielskim: Room305, HuiLanGe, No.273 HuangPu Road West, TianHe District., GuangZhou, Chiny, 510620 Adres w języku chińskim: 广州市天河区黄埔大道西273号惠兰阁305(3E)