提高无线通信距离的手段有哪些?

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众所周知,很多因素都会影响无线通信设备的通信距离,而其中的地理环境、电磁环境、气侯条件对无线通信距离的影响是由用户的使用条件决定的,难以改变。那么,为什么实际距离与理论值之间会有这么大的差距呢?

实际的通信环境中总是存在着各种各样的干扰源,有时虽然接收天线上感应到的信号强度远高于接收灵敏度,但是当接收机所处环境的电磁干扰较大时,有用信号仍被淹没有干扰信号中,而接收机又不能有效抑制干扰,同样不能进行有效的无线电通信,如果接收机的抗干扰能力很强,这种影响就比较小。在发射功率和接收灵敏度都相同的前提下,系统的抗干扰能力越强,实际通信距离也就越远。

通过上述分析,我们可以得出这样的结论:在实际通信环境中,微功率无线通信系统的通信距离主要取决于系统的抗干扰能力。

提高通信距离的措施

当地理环境和电磁环境一定时,为了保证无线通信的稳定和可靠,并充分挖掘低电压微功率无线通信设备的潜力,又要做到经济实用,在工程设计中可考虑以下措施:

1、尽可能提高天线的有效高度

从计算通信距离的公式中可以看出,通信距离与收/发天线有效高度之积的平方根成正比,提高天线的有效高度能显著扩大通信距离,特别是在城市环境中,将天线设在楼顶时能避开很多障碍并远离干扰源,从而扩大通信范围。

2、采用高增益天线

天线是无源器件,其本身不能放大信号,但高增益天线能显著提高通信方向上的能量密度,提高信号/噪声比,从而扩大通信范围,其作用就与手电筒或是探照灯上的聚光镜相似。但高增益天线的成本较高,几何尺寸及重量都比较大,只适合于固定安装使用。因此,在一定对多点或多点对一点的无线通信组网中可考虑主机用高增益的全向天线,分机则根据距主机距离的不同选用不同增益的天线,对于固定安装并且距离主机特别远的分机还可选用高增益的定向天线,而距离主机较近的分机可选用低成本的普通鞭状天线,以降低系统成本。发射机采用高增益定向天线可显著提高通信方向上的信号强度,而接收机采用高增益定向天线可显著提高通信方向上的接收信号场强和信号/噪声之比,从而大幅度地扩大通信距离,但只适合于同一个方向上的通信,并且成本也较高,天线的几何尺寸大,重量也较重,只适合于固定安装使用。

3、尽量缩短射频电缆的长度

用于连接无线通信机与室外天线的射频同轴电缆对射频信号也有一定的损耗,例如:50-3型电缆的损耗为0.2dB/m,50-7型电缆的损耗为0.1dB/m,50-9型电缆的损耗为0.07dB/m,电缆越长,损耗就越大,对所传输的射频信号的损耗的增大又会导致通信距离的下降,所以必要时可将射频组件直接装在室外天线的底部,而射频组件与用户系统间的连线则采用多芯屏蔽电缆连接。

4、尽量远离各种干扰源

距干扰源越近,信号/噪声比就越低,也会导致通信距离下降。必要时可分别对数传模块和会产生电磁干扰的部件采取屏蔽措施,并用特性阻抗为50Ω的射频同轴电缆将天线引到远离干扰源的地方,同时与射频组件相连的电源线、信号线也采用屏蔽电缆,并增加必要的滤波网络,以最大降度地抑制干扰,充分发挥接收机高灵敏度的优势。

5、优先采用抗干扰能力强的无线通信产品

当无线通信接收机处在电磁干扰较大的环境中工作时,如果抗干扰能力跟不上,接收灵敏度高将变得毫无意义,此时应优先采用抗干扰能力较强的产品,如果是数字通信系统还应优先采用有软件纠错功能的产品。

6、防雷、防水、防潮

对于采用室外天线的系统,必须采取避雷、防雷措施,如加装避雷针、避雷器,同时,对于露天架空的供电电源线、信号传输线也要采取避雷防雷措施,以防雷电从电缆串入机器。对于露天安装的射频组件还应采取防水措施,以防下雨时雨水进入机器,如果设备不是长期通电或不经常使用,而空气又比较潮湿,则还应采取防潮措施,例如在机壳内适当地方放置并定期更换干燥剂,总之,要防止机器进水和受潮,以免电路组件发霉、生锈而失效。

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