Deall Cyfrifiadau Ystod Di-wifr

Un o'r cyfrifiadau allweddol mewn unrhyw gynllun di-wifr yn ystod, yr uchafswm pellter rhwng y trosglwyddydd a derbynnydd ar gyfer gweithredu arferol. Mae'r erthygl hon yn nodi'r ffactorau sy'n ymwneud â gyfrifo amrywiaeth ac yn dangos sut i amcangyfrif amrywiaeth er mwyn sicrhau cyswllt cyfathrebu dibynadwy.

Pam Gwirioneddol Ystod Mai Ddim yn Cyfartal Ddatgan Ystod

Ydych chi erioed wedi prynu radio di-wifr ar gyfer prosiect gwreiddio a darganfod nad oedd byddwch yn cyflawni'r amledd radio (RF) amrywiaeth, a nodir yn y daflen ddata? Pam hynny? Mae'n fwy na thebyg oherwydd gwahaniaethau rhwng sut y cyflenwr mesur yr amrywiaeth a sut yr ydych yn defnyddio'r radio.

Cyflenwyr fel arfer yn penderfynu ar amrywiaeth trwy deillio ei empirig o brofion byd go iawn neu drwy ddefnyddio cyfrifiad. Naill ai dull yn iawn cyn belled ag y byddwch yn cyfrif am yr holl newidynnau. Ateb empirig, fodd bynnag, efallai y datgelu sefyllfaoedd byd go iawn nad yw cyfrifiadau yn mynd i'r afael.

Cyn i ni gymharu'r dulliau, gadewch i ddiffinio rhai termau i ddeall rhifau gwneuthurwr neu newidynnau perthnasol ar gyfer ystod.

Pŵer A Cyfrifiadau DBM

Pŵer RF ei fynegi a'i fesur mewn desibelau gyda chyfeiriad milliwatt, neu DBM amlaf. Mae desibel yn uned logarithmig sy'n gymhareb o rym y system i ryw gyfeiriad. Mae gwerth desibelau o 0 yn cyfateb i gymhareb o 1. Desibelau-milliwatt yw'r pŵer allbwn mewn desibelau cyfeirio at 1 mW.

Gan fod DBM yn seiliedig ar raddfa logarithmig, mae'n fesur grym absoliwt. Am bob cynnydd o 3 DBM yno ddwywaith y pŵer allbwn yn fras, a phob cynnydd o 10 DBM cynrychioli cynnydd ddeg gwaith mewn grym. 10 DBM (10 mW) yn amseroedd 10 yn fwy pwerus na 0 DBM (1 mW), a 20 DBM (100 mW) yn amseroedd 10 yn fwy pwerus na 10 DBM.

Gallwch drosi rhwng mW a DBM ddefnyddio'r fformiwlâu canlynol:

P (DBM) = 10 • log10 (P (mW))

P (mW) = 10 (P (DBM) / 10)

Er enghraifft, mae pŵer 2.5 mW yn DBM yw:

DBM = 10log2.5 = 3.979

neu am 4 DBM. Mae gwerth DBM o 7 DBM yn mW o bŵer yw:

P = 107 / 10 100.7 = = 5 mW

Colli Llwybr

Colli llwybr yn y gostyngiad mewn dwysedd pŵer sy'n digwydd fel ton radio ehangun dros bellter. Y prif ffactor yn colli llwybr yn y gostyngiad mewn cryfder signal dros bellter o'r tonnau radio eu hunain. Tonnau radio yn dilyn cyfraith sgwâr gwrthdro ar gyfer dwysedd pŵer: dwysedd pŵer mewn cyfrannedd â sgwâr gwrthdro y pellter. Bob tro y byddwch dwbl y pellter, byddwch yn derbyn dim ond un-bedwaredd y pŵer. Mae hyn yn golygu bod pob cynnydd 6-DBM mewn grym allbwn dyblu'r pellter posibl y gellir ei gyflawni.

Ar wahân i bŵer trosglwyddydd, ffactor arall sy'n effeithio ar ystod yn sensitifrwydd derbynnydd. Fel arfer caiff ei fynegi yn -dBm. Ers y ddau pŵer allbwn a sensitifrwydd derbynnydd yn cael eu nodi yn DBM, gallwch ddefnyddio adio a thynnu syml i gyfrifo uchafswm y golled llwybr y gall system achosi:

Uchafswm colli llwybr = trawsyrru pŵer - sensitifrwydd derbynnydd + enillion - colledion

Enillion yn cynnwys unrhyw enillion sy'n deillio o Trosglwyddo cyfeiriadol a / neu dderbyn antenau. Fel arfer, enillion Antenna cael eu mynegi mewn DBI cyfeirio at antena isotropic. Colledion cynnwys unrhyw hidlo neu gwanhau cebl neu amodau amgylcheddol hysbys. Gall hyn berthynas hefyd yn cael ei ddatgan fel cyllideb gyswllt, sef y cyfrifyddu holl enillion a cholledion o system i fesur cryfder signal yn y derbynnydd:

Enillion pŵer a Dderbyniwyd = trawsyrru pŵer + - colledion

Y nod yw gwneud y pŵer a dderbyniwyd yn fwy na'r sensitifrwydd derbynnydd

Yn y gofod rhad ac am ddim (cyflwr delfrydol), mae'r gyfraith sgwâr gwrthdro yw'r unig ffactor sy'n effeithio ar amrywiaeth. Yn y byd go iawn, fodd bynnag, yr ystod gall hefyd gael ei ddiraddio gan ffactorau eraill:

Gall • Rhwystrau fel waliau, coed, a bryniau achosi colled signal arwyddocaol.

• Gall dŵr yn yr awyr (lleithder) yn amsugno ynni RF.

• Gall gwrthrychau metel adlewyrchu tonnau radio, gan greu fersiynau newydd o'r signal. Mae'r tonnau lluosog cyrraedd y derbynnydd ar wahanol adegau ac destructively (ac weithiau yn adeiladol) ymyrryd â hwy eu hunain. Gelwir hyn yn multipath.

Pylu Ymyl

Mae yna lawer o fformiwlâu ar gyfer mesur y rhwystrau hyn. Wrth gyhoeddi rhifau amrywiaeth, fodd bynnag, gweithgynhyrchwyr yn aml yn anwybyddu rhwystrau a datgan dim ond llinell-o-golwg (LOS) neu rif ystod y llwybr delfrydol. Er tegwch i'r gwneuthurwr, mae'n amhosibl gwybod yr holl amgylcheddau lle gallai radio gael ei ddefnyddio, felly mae'n amhosibl i gyfrifo'r amrediad penodol y gallai un ei gyflawni. Bydd gwneuthurwyr weithiau'n cynnwys o gryn pylu i mewn i'w cyfrifiad i ddarparu ar gyfer amodau amgylcheddol o'r fath. Felly, yr hafaliad ar gyfer cyfrifiadau pellter yn dod yn:

Uchafswm colli llwybr = trawsyrru pŵer - sensitifrwydd derbynnydd + enillion - colledion - ymyl pylu

Ymyl Pylu yn lwfans ddylunydd system yn cynnwys i gyfrif am newidynnau anhysbys. Po uchaf y ffin diflannu, bydd y gorau yw'r ansawdd cyswllt cyffredinol fod. Gydag ymyl diflannu osod i sero, mae'r gyllideb cyswllt yn dal yn ddilys, dim ond mewn amodau LOS, nad yw'n ymarferol iawn i'r rhan fwyaf o ddyluniadau. Mae faint o ymyl pylu i'w cynnwys mewn cyfrifiad yn dibynnu ar yr amgylchedd lle y disgwylir y system yn cael ei defnyddio. Mae ymyl pylu o 12 DBM yn dda, ond byddai nifer gwell yn cael ei 20 30 i DBM.

Fel enghraifft, cymryd yn ganiataol pŵer Trosglwyddo o 20 DBM, sensitifrwydd derbynnydd o -100 DBM, yn derbyn ennill antena o 6 DBI, trosglwyddo ennill antena o 6 DBI, ac o gryn pylu o 12 dB. Colli Cable yn ddibwys:

Uchafswm colli llwybr = trawsyrru pŵer - sensitifrwydd derbynnydd + enillion - colledion - ymyl pylu

V - uchafswm colli llwybr = 20 - (-100) + 12 - 12 120 = dB

Unwaith y bydd uchafswm y golled llwybr wedi cael ei ganfod, gallwch ddod o hyd i'r ystod o fformiwla:

Pellter (km) = 10 (uchafswm o golled llwybr - 32.44 - 20log (f)) / 20

lle mae f = amledd yn MHz. Er enghraifft, os uchafswm y golled llwybr yn 120 dB ar fynychder o 2.45 2450 GHz neu MHz, bydd yr ystod fydd:

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

Mae Ffigur 1 yn dangos y berthynas rhwng uchafswm y golled llwybr ac amrywiaeth ar fynychder o 2.45 GHz.

1. Mae'r gromlin yn dangos y berthynas rhwng y gyllideb cyswllt neu uchafswm golled llwybr yn DBM ac ystod amcangyfrifedig mewn cilometrau.

Dehongli Canlyniadau empirig

Er bod dulliau empirig yn ddefnyddiol iawn wrth benderfynu ar yr ystod, mae'n aml yn anodd ei gyflawni ddelfrydol ar LOS ar gyfer mesuriadau byd go iawn ac yn anodd ei ddeall faint o ymyl diflannu i adeiladu i mewn i system. Gall canlyniadau fesur helpu i nodi materion y tu hwnt i luosogi RF a allai effeithio ar yr ystod o system, fel lluosogi multipath, ymyrraeth, ac amsugno RF. Ond nid yw pob prawf byd go iawn yr un fath, felly dylai mesuriadau byd go iawn yn cael ei ddefnyddio yn bennaf i hybu niferoedd gyllideb cyswllt gyfrifo uchod.

Ffactorau a all ddylanwadu yr ystod a gyflawnwyd mewn prawf empirig yn cynnwys ennill antena, uchder antena, ac ymyrraeth. Antenna ennill yn ffynhonnell allweddol o ennill yn y system. Yn aml, bydd cynhyrchwyr yn ardystio eu radio i weithio gyda gwahanol fathau o antenâu o uchel-ennill Yagi ac antenau chlytia i fwy cymedrol-ennill antenau omnidirectional. Mae'n bwysig sicrhau eu perfformio gyda'r un math o antena yn awr eich bod yn defnyddio'r radio ag ef profion. Newid o antena 6-DBM i antena 3-DBM ar y trosglwyddo a derbyn ochr yn achosi gwahaniaeth 6-DBM yn y gyllideb cyswllt a lleihau'r amrediad o hanner.

Antenna Uchder A'r Parth Fresnel

Antenna uchder pryder arall ar gyfer mesuriadau empirig. Codi uchder antena yn gwneud dau brif beth. Yn gyntaf, gall helpu i fynd â chi uwchben unrhyw rwystrau posibl fel ceir, pobl, coed, ac adeiladau. Yn ail, gall helpu gael eich llwybr signal RF LOS wir o leiaf 60 clirio% yn y parth Fresnel.

Mae'r parth Fresnel yn gyfrol ellipsoid rhwng y trosglwyddydd a derbynnydd ei ddiffinio gan y donfedd y signal ei ardal. Mae'n ardal cyfrifo sy'n ymdrechu i gyfrif am y rhwystr neu diffreithiant tonnau radio. Mae'n cael ei ddefnyddio i gyfrifo'r clirio priodol dylai signal gael o gwmpas rhwystrau i gyflawni cryfder signal gorau posibl. Mae rheol gyffredinol yw cael llwybr LOS glir uwchben y rhwystrau sydd yn ddim mwy na 60% o uchder antena.

Gall y crymedd y Ddaear hefyd yn effeithio LOS ar gyfer cysylltiadau di-wifr hir-amrywiaeth. Mae'r tabl yn rhoi rhai enghreifftiau o effaith, lle nad yw taldra y Ddaear ar bwynt canol y llwybr cyswllt yn cyfrif am bryniau neu nodweddion tirwedd eraill ac uchder antena yn cyflawni signal sydd o leiaf 60% yn y parth Fresnel.
Mewn llawer o leoliadau ymarferol, efallai y bydd eich transceivers weithredu gydag uchder antena is, ond mae'n bet da bod y cynhyrchwyr roi eu antenau ar uchder priodol. Ar gyfer eich cais, dylech ymdrechu i gael uchder antena priodol i gyflawni'r ystod orau. Mae Ffigur 2 yn dangos sut pellter llwybr, uchder rhwystrau, ac uchder antena yn gysylltiedig â'r parth Fresnel.

2. Mae uchder antena a ddymunir yn cael ei bennu gan y uchder rhwystr a ffactoreiddio yn 60% elw i wneud iawn am yr amodau parth Fresnel.

Yn olaf, gall sŵn ac ymyrraeth yn cael effaith negyddol ar yr ystod o system di-wifr. Ni Gall sŵn yn cael ei reoli ond y dylid eu cynnwys yn yr amrediad os yw'n broblem. Yn y bandiau diwydiannol, gwyddonol, a meddygol (ISM) yn 902 928 i MHz (Gogledd America) a 2.4 GHz (byd-eang), aml gellir disgwyl ymyrraeth, ond yn cyfrif am ei bod yn anodd. Gall gweithgynhyrchwyr yn perfformio profion empirig dim ond pan nad yw ymyrraeth yn bresennol. Yn sicr debygol bod eich amgylchedd yn cael mwy ymyrraeth nag a oedd yn bresennol yn ystod profion y gwneuthurwr.

Crynodeb

Gyda chymaint o newidynnau mewn system, sut y gallwch wybod a bydd yr ystod hawlio gan gwneuthurwr yn berthnasol i'ch system? Yn aml, mae'n amhosibl gwybod a yw prawf a gynhaliwyd empirig neu os yw'r niferoedd ystod eu cyfrifo. Naill ffordd neu'r llall, trwy ddadansoddi y pŵer Trosglwyddo mwyaf posibl a sensitifrwydd derbynnydd, gallwch greu llinell sylfaen i gymharu un radio i'r nesaf. Gan ddefnyddio'r rhifau hyn, ynghyd gyda ffin pylu set ac unrhyw enillion o ganlyniad i antenâu neu golledion o ganlyniad i ceblau RF, gallwch gyfrifo cyllideb cyswllt mwyaf. Yna defnyddio'r hafaliad pellter uchod i gyfrifo eich ystod eich hun. Am wahanol ddyfeisiau radio, dylai hyn darparu llinell sylfaen da i gymharu dau neu dri systemau sy'n diwallu eich anghenion.

Er mwyn deall os bydd y setiau radio yn gweithio yn eich cais, dylech ymdrechu am brofion byd go iawn gywir a all gyfrif am uchder antena, multipath, ymyrraeth, a rhwystrau. Gall oedi profion byd go iawn ar gyfer eich cais a dim ond yn cymryd rhifau y gwneuthurwr gair am air yn gadael i chi yn gofyn, "Beth yw fy amrediad?"

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon