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無線模塊傳輸距離增加的方法

來源:深圳喆華電子 作者: 發布日期:2019-04-12 14:52:14 加入收藏 關注:
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         無線模塊應用也越來越廣泛,細心觀察,會發現,有的無線模塊常常帶有PA,如深圳喆華的ZM2441PA07,ZM2421PA03,PA的意思是擴大,在這里是擴大功率,使模塊傳輸更遠。

無線模塊

  無線模塊傳輸距離主要受功率、接收靈敏度、天線等因素的影響。主要從這3個方面來講述增加無線模塊傳輸距離的方法。

  1.發射功率

  發射功率(Emissive Power)就是無線模塊所發射出來的射頻信號強度。從理論上講,射頻信號強度越大傳輸距離越遠,即大功率的無線模塊比小功率的無線模塊傳輸距離更遠。

  2.接收靈敏度

  接收機靈敏度(Receiver Sensitivity)是指給定接收機解調器在要求信噪比的條件下,接收機所能檢測的最小信號電平。無線傳輸的接收靈敏度類似于人們溝通交談時的聽力,提高信號的接收靈敏度可使無線產品具有更強地捕獲弱信號的能力。這樣,隨著傳輸距離的增加,接收信號變弱,高靈敏度的無線產品仍可以接收數據,維持穩定連接,大幅提高傳輸距離。即接收靈敏度越低,無線模塊傳輸距離越遠。

  接收靈敏度的公式如下:

  S=-174+NF+10lgB+10lgSNR

  其中: NF為噪聲系數,B為信號帶寬,SNR為解調信噪比。帶寬越大,系統的噪聲系數越大,靈敏度就會越大,接收性能也會惡化,這就要求在設計接收機的時候,要考慮到系統的帶寬、噪聲系數對靈敏度的影響。

  無線模塊的接收靈敏度非常重要,尤其是在小功率的傳輸系統中,每個dB都很重要,尤其是”6dB法則”:即增加或者降低6dB,意味著增加一倍或者降低一半的功率。例如,發射端的發射能量為100mW或20dBm 時,如果11Mbps 速率下接收靈敏度為-83dBm ,理論上傳輸的無遮擋視距為 15km,而接收靈敏度為-77dBm時,理論上傳輸的無遮擋視距僅為15km的一半(7.5km),或者相當于發射端能量減少了1/4,既相當于 25mW,14dBm。因此,在無線模塊傳輸系統中提高接收端的接收靈敏度,相當于提高發射端的發射能量,同時增加了無線模塊傳輸的距離。

  3.天線

  天線(antenna)是一種變換器,它把傳輸線上傳播的導行波,變換成在無界媒介中傳播的電磁波,或者進行相反的變換。一般天線都具有可逆性,即同一副天線既可用作發射天線,也可用作接收天線,同一天線作為發射或接收的基本特性參數是相同的。

  從天線的理論參數來講,天線的輸入阻抗、天線的增益這兩個方面的因素可以決定天線的性能,同時決定無線模塊的傳輸距離。從天線的輸入阻抗來講,一般天線做成標準的50歐姆,無線模塊的阻抗也是標準的50歐姆,這樣天線和無線模塊完全匹配,保證沒有傳輸信號的流失,進而保證無線模塊的距離。從天線的增益來講,發射總能量等于發射功率(dBm)與天線增益(dBi)之和,天線增益越大,發射總能量越大,無線模塊傳輸距離越遠。

  從天線的實際測試中來講,由于現場的實際環境不可能是絕對平坦的,如有山丘、建筑物、樹木,不同程度和方式影響電波的傳播。因此,在工程實施前,必須進行現場電波傳播和接收場強測試(準確到多少dBm),以便根據現場環境和工作要求,確定設備的功率、天線類型、架設高度等參數,使上下行信號達到足夠的抗干擾能力,才能實現有效可靠的無線數據傳輸。

  但是在實際測試中,不可能是絕對的平坦和沒有遮擋物的,因此無線模塊的傳輸距離受很多方面因素的影響,沒有絕對性。

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