無(wú)線通信距離的計(jì)算

一、dBm??dBmV???dBuV換算關(guān)系

dBm=10log(Pout/1mW)，其中Pout是以mW為單位的功率值

dBmV=20log(Vout?/1mV)，其中Vout是以mV為單位的電壓值

dBuV=20log(Vout?/1uV)，其中Vout是以u(píng)V為單位的電壓值

換算關(guān)系：

Pout＝Vout×Vout/R

dBmV=10log(R/0.001)+dBm，R為負(fù)載阻抗

dBuV=60+dBmV

二、無(wú)線通信距離的計(jì)算

這里給出自由空間傳播時(shí)的無(wú)線通信距離的計(jì)算方法：所謂自由空間傳播系指天線周圍為無(wú)限大真空時(shí)的電波傳播，它是理想傳播條件。電波在自由空間傳播時(shí)，其能量既不會(huì)被障礙物所吸收，也不會(huì)產(chǎn)生反射或散射。

通信距離與發(fā)射功率、接收靈敏度和工作頻率有關(guān)。

[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)

式中Lfs為傳輸損耗，d為傳輸距離，頻率的單位以MHz計(jì)算。

由上式可見，自由空間中電波傳播損耗(亦稱衰減)只與工作頻率f和傳播距離d有關(guān)，當(dāng)f或d增大一倍時(shí)，［Lfs］將分別增加6dB.

下面的公式說(shuō)明在自由空間下電波傳播的損耗

Los?=?32.44?+?20lg?d(Km)?+?20lg?f(MHz)

Los?是傳播損耗，單位為dB

d是距離，單位是Km

f是工作頻率，單位是MHz

下面舉例說(shuō)明一個(gè)工作頻率為433.92MHz，發(fā)射功率為＋10dBm(10mW)，接收靈敏度為-105dBm的系統(tǒng)在自由空間的傳播距離：

1.?由發(fā)射功率+10dBm，接收靈敏度為-105dBm

Los?=?115dB

2.?由Los、f

計(jì)算得出d?=30公里

這是理想狀況下的傳輸距離，實(shí)際的應(yīng)用中是會(huì)低于該值，這是因?yàn)闊o(wú)線通信要受到各種外界因素的影響，如大氣、阻擋物、多徑等造成的損耗，將上述損耗的參考值計(jì)入上式中，即可計(jì)算出近似通信距離。

假定大氣、遮擋等造成的損耗為25dB，可以計(jì)算得出通信距離為：

d?=1.7公里

結(jié)論:?無(wú)線傳輸損耗每增加6dB,?傳送距離減小一倍

三、射頻/傳輸線概念

3.1傳輸線的一些概念

連接天線和發(fā)射機(jī)輸出端(或接收機(jī)輸入端)的電纜稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量，因此，它應(yīng)能將發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)功率以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，或?qū)⑻炀€接收到的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)，這樣，就要求傳輸線必須屏蔽。順便指出，當(dāng)傳輸線的物理長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)，傳輸線又叫做長(zhǎng)線。

3.2傳輸線種類：

超短波段的傳輸線一般有兩種：平行雙線傳輸線和同軸電纜傳輸線；

微波波段的傳輸線有同軸電纜傳輸線、波導(dǎo)和微帶。

平行雙線傳輸線由兩根平行的導(dǎo)線組成它是對(duì)稱式或平衡式的傳輸線，這種饋線損耗大，不能用于UHF頻段。

同軸電纜傳輸線的兩根導(dǎo)線分別為芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅網(wǎng)接地，兩根導(dǎo)體對(duì)地不對(duì)稱，因此叫做不對(duì)稱式或不平衡式傳輸線。同軸電纜工作頻率范圍寬，損耗小，對(duì)靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對(duì)磁場(chǎng)的干擾卻無(wú)能為力。使用時(shí)切忌與有強(qiáng)電流的線路并行走向，也不能靠近低頻信號(hào)線路。

3.3傳輸線特征阻抗?：無(wú)限長(zhǎng)傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗，用Ｚ0?表示。

同軸電纜的特性阻抗的計(jì)算公式為?：

Ｚ。＝〔60/√εr〕×Log?(?D/d?)?[?歐]。

式中，D?為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；

d?為同軸電纜芯線外徑；

εr為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。

通常Ｚ0?=?50?歐?，也有Ｚ0?=?75?歐的。?由上式不難看出，饋線特性阻抗只與導(dǎo)體直徑D和d以及導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)εr有關(guān)，而與饋線長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)?。

3.4饋線衰減系數(shù)?：?信號(hào)在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻性損耗外，還有絕緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長(zhǎng)度的增加和工作頻率的提高而增加。因此，應(yīng)合理布局盡量縮短饋線長(zhǎng)度。單位長(zhǎng)度產(chǎn)生的損耗的大小用衰減系數(shù)?：?β?表示，其單位為?dB?/?m?(分貝／米)，電纜技術(shù)說(shuō)明書上的單位大都用?dB?/?100m(分貝／百米)?.

設(shè)輸入到饋線的功率為Ｐ1?，從長(zhǎng)度為?L(m?)?的饋線輸出的功率為Ｐ2?，傳輸損耗TL可表示為：

TL?＝?10?×Lg?(?Ｐ1?/Ｐ2?)?(?dB?)

衰減系數(shù)為?β?＝?TL?/?L?(?dB?/?m?)

例如，?NOKIA?7?/?8英寸低耗電纜，?900MHz?時(shí)衰減系數(shù)為?β?＝?4.1?dB?/100?m?，也可寫成?β?＝?3?dB?/?73?m?，?也就是說(shuō)，?頻率為?900MHz的信號(hào)功率，每經(jīng)過(guò)?73?m?長(zhǎng)的這種電纜時(shí)，功率要少一半。?而普通的非低耗電纜，例如，

SYV-9-50-1，?900MHz?時(shí)衰減系數(shù)為?β?＝?20.1?dB?/?100?m?，?也可寫成?β?＝?3?dB?/?15?m?，?也就是說(shuō)，?頻率為?900MHz?的信號(hào)功率，每經(jīng)過(guò)15?m?長(zhǎng)的這種電纜時(shí)，功率就要少一半！

3.5關(guān)于傳輸線阻抗的匹配與反射損耗：?饋線終端所接負(fù)載阻抗ＺL?等于饋線特性阻抗Ｚ0?時(shí)，稱為饋線終?端是匹配連接的。匹配時(shí)，饋線上只存在傳向終端負(fù)載的入射波，而沒有由終端負(fù)載產(chǎn)生的反射波，因此，當(dāng)天線作為終端負(fù)載時(shí)，匹配能保證天線取得全部信號(hào)功率。當(dāng)天線阻抗為?50?歐時(shí)，與50?歐的電纜是匹配的，而當(dāng)天線阻抗為?80?歐時(shí)，與50?歐的電纜是不匹配的。?如果天線振子直徑較粗，天線輸入阻抗隨頻率的變化較小，容易和饋線保持匹配，這時(shí)天線的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。

在實(shí)際工作中，天線的輸入阻抗還會(huì)受到周圍物體的影響。為了使饋線與天線良好匹配，在架設(shè)天線時(shí)還需要通過(guò)測(cè)量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的局部結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝置。

前面已指出，當(dāng)饋線和天線匹配時(shí)，饋線上沒有反射波，只有入射波，即饋線上傳輸?shù)闹皇窍蛱炀€方向行進(jìn)的波。這時(shí)，饋線上各處的電壓幅度與電流幅度都相等，饋線上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。而當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí)，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時(shí)，負(fù)載就只能吸收饋線上傳輸?shù)牟糠指哳l能量，而不能全部吸收，未被吸收的那部分能量將反射回去形成反射波。

四、駐波比?回波損耗?反射系數(shù)?行波系數(shù)

4.1駐波比：它是行波系數(shù)的倒數(shù)，其值在1到無(wú)窮大之間。駐波比為1，表示完全匹配；駐波比為無(wú)窮大表示全反射，完全失配。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般要求駐波比小于1.5，但實(shí)際應(yīng)用中VSWR應(yīng)小于1.2?。

4.2??回波損耗：它是反射系數(shù)絕對(duì)值的倒數(shù)，以分貝值表示。回波損耗的值在0dB的到無(wú)窮大之間，回波損耗越大表示匹配越差，回波損耗越大表示匹配越好。0表示全反射，無(wú)窮大表示完全匹配?在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅Ｖmax???，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Ｖmin??，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅值則介于波腹與波節(jié)之間。這種合成波稱為行駐波。

4.3?反射波電壓和入射波電壓幅度之比叫作反射系數(shù)，記為?R

反射波幅度(ＺL－Ｚ0)

R?＝?─────?＝?───────

入射波幅度?(ＺL＋Ｚ0?)

波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比，記為?VSWR

波腹電壓幅度??????Ｖmax?(1?+?R)

VSWR?＝?───────?＝?────

波節(jié)電壓輻度??????Ｖmin?(1?-?R)

說(shuō)明：WiFi所用頻段為微波頻段，因此，在設(shè)計(jì)WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可參考微波工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體可參考：

1、《微波工程》：

http://bbs.itgoal.com/viewthread.php?tid=63498&highlight=%CE%A2%B2%A8%B9%A4%B3%CC

2、《Wireless?Communication?From?Standford》：

http://bbs.itgoal.com/viewthread.php?tid=311&highlight=wireless%2Bcommunication

3、《天線基本知識(shí)及應(yīng)用》：

http://bbs.itgoal.com/viewthread.php?tid=8311&highlight=%CC%EC%CF%DF

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的wifi信号衰减与距离关系_wifi无线信号传输衰减和距离的关系公式[室内定位]的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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