無(wú)線距離預(yù)測(cè)中需注意的一些因素

設(shè)計(jì)短距離無(wú)線系統(tǒng)的人一定都知道Friis公式與路徑預(yù)測(cè)幫助很大：

Pr是天線接收到的信號(hào)功率；Pt是發(fā)射功率；Gt和Gr分別是發(fā)射天線增益和接收天線增益——單位為功率比而非dB，來(lái)自各向同性輻射；λ是信號(hào)波長(zhǎng)，單位為米；d是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離，單位也是米。

你可以轉(zhuǎn)換公式以預(yù)測(cè)距離d：

Friis公式在進(jìn)行性能預(yù)測(cè)時(shí)非常好用，特別適用于超出視距（LOS）的UHF和微波頻率。公式需要兩端的天線采用相同的極化方式。盡管它不是所有應(yīng)用都合適，但依然非常實(shí)用。

Friis公式也為無(wú)線傳輸?shù)囊恍╆P(guān)鍵元素提供了實(shí)用的見(jiàn)解。例如：波長(zhǎng)很重要，波長(zhǎng)越長(zhǎng)或頻率越低，距離就越長(zhǎng)（λ = 300/fMHz）。這意味著在相同的功率水平下，采用900MHz無(wú)線連接比2.4GHz或5GHz連接傳輸距離更遠(yuǎn)。Friis公式也指明了定向天線的重要性。增益天線是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的辦法，可以在不增加傳輸功率與功耗的前提下增加距離與連接可靠性。

其它方面的因素也會(huì)影響對(duì)傳輸距離和性能的預(yù)測(cè)，其中有一個(gè)重要的因素是接收機(jī)靈敏度。接收機(jī)靈敏度通常根據(jù)接收機(jī)電路的最小觸發(fā)功率計(jì)算，單位是損失多少dBm。典型的芯片無(wú)線接收機(jī)的靈敏度范圍是-80到-110 dBm，數(shù)字越大，靈敏度越高。不過(guò)要注意靈敏度范圍須在特定的數(shù)據(jù)率條件下測(cè)定，較低的數(shù)據(jù)率意味著更低的誤碼率（bit error ratio，BER）和更高的接收靈敏度。因此，為了提升路徑和傳輸距離的可靠性，在應(yīng)用中應(yīng)該盡可能使用最低的有效數(shù)據(jù)率。

另一個(gè)實(shí)用的公式是路徑損耗（path loss）。

公式中的f單位為MHz，d單位為英里。米除以0.000621可換算為英里。

在做路徑損耗預(yù)測(cè)的時(shí)候，你可以算出鏈路預(yù)算，單位是db/dBm。

接收天線接收到的功率為：

Pt+Gt+Gr–路徑損耗–裕量

得出的數(shù)字應(yīng)當(dāng)比接收靈敏度更大，若非如此，就應(yīng)該先考慮天線增益，因?yàn)樵黾犹炀€以增強(qiáng)發(fā)射功率的方法通常更難且更貴。

保守地說(shuō)，你也可以把裕量包含進(jìn)去，裕量考慮了電器和環(huán)境因素對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的影響。如果范圍在5-15dB就還不錯(cuò)，也能保證鏈路中有可靠的裕量。

還有其它因素需要考慮：這種頻率下傳輸線損耗可能很驚人。同軸電纜可以正常傳輸 UHF 或微波信號(hào)，但信號(hào)衰減很致命，幾英尺的距離就可能帶來(lái)相當(dāng)程度的信號(hào)衰減量。因此使用線纜的長(zhǎng)度也是一個(gè)因素。

要記住，上述公式基于視距路徑。如果應(yīng)用要求穿墻、樹(shù)或其他障礙物，以上公式則不準(zhǔn)確。你可以為上述公式增加路徑損耗數(shù)據(jù)作為補(bǔ)充，但數(shù)字范圍可能較大（10-30dB）。

最后一點(diǎn)，所有這些預(yù)測(cè)因素都不包括噪聲。如果發(fā)射功率可以保持較高水平、路徑損耗保持較低、接受靈敏度較高，通常能克服任何無(wú)線系統(tǒng)內(nèi)的噪聲。

這些公式都非常有用，我之前在不同的無(wú)線應(yīng)用里用到了無(wú)數(shù)次。或許它們也能幫到你。