वायरलेस रेंज गणना को समझना

किसी भी वायरलेस डिजाइन में महत्वपूर्ण गणना में से एक, सामान्य ऑपरेशन के लिए ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच अधिकतम दूरी की सीमा है। यह लेख सीमा की गणना में शामिल कारकों की पहचान करता है और एक विश्वसनीय संचार लिंक सुनिश्चित करने के लिए सीमा अनुमान लगाने के लिए कैसे पता चलता है।

क्यों वास्तविक रेंज बराबर नहीं रेंज कहा मई

यदि आप कभी भी एक एम्बेडेड परियोजना के लिए एक वायरलेस रेडियो खरीदा है और आप रेडियो आवृत्ति (आरएफ) डेटा पत्रक में कहा गया रेंज को प्राप्त नहीं किया है कि खोज की है? ऐसा क्यों है? यह वजह से आप रेडियो का उपयोग कर रहे हैं कि कैसे आपूर्तिकर्ता रेंज मापा जाता है और कैसे के बीच अंतर करने के लिए शायद है।

आपूर्तिकर्ता आमतौर पर वास्तविक दुनिया परीक्षण से अनुभव से यह पाने से या एक गणना का उपयोग करके सीमा निर्धारित करते हैं। या तो दृष्टिकोण जब तक आप सभी चर के लिए खाते के रूप में ठीक है। एक अनुभवजन्य समाधान है, हालांकि, गणना का पता नहीं है कि वास्तविक दुनिया स्थितियों प्रकट हो सकता है।

हम दृष्टिकोण की तुलना करने से पहले, के एक निर्माता की संख्या या श्रृंखला के लिए प्रासंगिक चर को समझने के लिए कुछ शर्तों को परिभाषित करते हैं।

पावर और dBm गणना

आरएफ शक्ति सबसे अधिक इस्तेमाल व्यक्त की और एक milliwatt संदर्भ, या dBm साथ डेसीबल में मापा जाता है। एक जोर कुछ संदर्भ के लिए इस प्रणाली की शक्ति का एक अनुपात है कि एक लघुगणक इकाई है। 0 का जोर मूल्य 1 के अनुपात के बराबर है। जोर-milliwatt मेगावाट 1 को संदर्भित डेसीबल में बिजली उत्पादन के लिए है।

DBm एक लघुगणकीय पैमाने पर आधारित है, यह एक परम शक्ति माप है। 3 dBm की हर बढ़ाने के लिए वहाँ मोटे तौर पर दो बार बिजली उत्पादन है, और 10 dBm की हर बढ़ाने के सत्ता में एक दस गुना वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है। 10 dBm (10 मेगावाट) 10 dBm (0 मेगावाट), और 1 dBm (20 मेगावाट) की तुलना में अधिक शक्तिशाली 100 बार 10 dBm से 10 गुना अधिक शक्तिशाली है।

आप निम्न सूत्रों का उपयोग मेगावाट और dBm के बीच परिवर्तित कर सकते हैं:

पी (डी बी) = 10 • log10 (पी (मेगावाट))

पी (मेगावाट) = 10 (पी (डी बी) / 10)

उदाहरण के लिए, dBm में 2.5 मेगावाट की शक्ति है:

dBm = 10log2.5 = 3.979

या 4 dBm के बारे में। बिजली की मेगावाट में 7 dBm की एक dBm मूल्य है:

पी = 107 / 10 = 100.7 = 5 मेगावाट

रास्ता भूलना

पथ नुकसान एक रेडियो तरंग दूरी पर प्रसारित के रूप में होता है कि सत्ता के घनत्व में कमी है। पथ नुकसान में प्राथमिक कारक रेडियो तरंगों को खुद की दूरी पर सिग्नल की शक्ति में कमी आई है। रेडियो तरंगों ऊर्जा घनत्व के लिए एक विलोम वर्ग कानून का पालन करें: ऊर्जा घनत्व दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के लिए आनुपातिक है। आप की दूरी डबल हर समय है, आप केवल एक चौथाई बिजली प्राप्त करते हैं। यह बिजली उत्पादन में हर 6-डी बी वृद्धि प्राप्त है कि संभव दूरी डबल्स कि इसका मतलब है।

शक्ति ट्रांसमीटर इसके अलावा, सीमा को प्रभावित करने के एक और पहलू रिसीवर संवेदनशीलता है। यह आमतौर पर -dBm में व्यक्त किया जाता है। बिजली उत्पादन और रिसीवर संवेदनशीलता दोनों dBm में कहा गया है के बाद से, आप एक प्रणाली उठाना कर सकते हैं कि अधिकतम पथ हानि की गणना करने के लिए सरल इसके अलावा और घटाव का उपयोग कर सकते हैं:

रिसीवर संवेदनशीलता + लाभ - - अधिकतम पथ नुकसान = सत्ता हस्तांतरित घाटा

लाभ के किसी भी लाभ दिशात्मक संचारित से उत्पन्न और / या एंटेना प्राप्त शामिल हैं। एंटीना लाभ आम तौर पर एक isotropic एंटीना को संदर्भित dBi में व्यक्त कर रहे हैं। घाटा किसी भी फिल्टर या केबल क्षीणन या ज्ञात पर्यावरण की स्थिति भी शामिल है। यह रिश्ता भी सभी लाभ और रिसीवर पर सिग्नल की शक्ति को मापने के लिए एक प्रणाली की हानि का लेखा है, जो एक लिंक बजट, के रूप में कहा जा सकता है:

प्राप्त शक्ति = शक्ति संचारित + लाभ - हानि

लक्ष्य रिसीवर संवेदनशीलता से प्राप्त शक्ति अधिक से अधिक बनाने के लिए है

मुक्त अंतरिक्ष (एक आदर्श स्थिति) में, उलटा वर्ग कानून रेंज को प्रभावित कर ही कारक है। असली दुनिया में, तथापि, यह भी रेंज अन्य कारकों द्वारा अपमानित किया जा सकता है:

ऐसी दीवारों, पेड़ों, और पहाड़ियों के रूप में • बाधाओं महत्वपूर्ण संकेत नुकसान हो सकता है।

• हवा (नमी) में जल आरएफ ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं।

• धातु की वस्तुओं संकेत के नए संस्करण बनाने, रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित कर सकते हैं। ये कई तरंगों के अलग अलग समय और (कभी कभी रचनात्मक और) विध्वंस पर रिसीवर को खुद के साथ हस्तक्षेप तक पहुँचने। इस बहुपथ कहा जाता है।

फीका मार्जिन

इन बाधाओं को बढ़ाता के लिए कई फार्मूले हैं। रेंज संख्या प्रकाशित करते समय, हालांकि, निर्माताओं अक्सर बाधाओं और केवल एक लाइन की दृष्टि (लॉस) या आदर्श पथ रेंज संख्या राज्य की उपेक्षा। निर्माता को निष्पक्षता में, यह एक रेडियो का इस्तेमाल किया जा सकता है, जहां सभी प्रकार के वातावरण में पता करने के लिए असंभव है, तो यह एक को प्राप्त हो सकता है विशिष्ट श्रेणी की गणना करने के लिए असंभव है। निर्माताओं कभी कभी इस तरह के पर्यावरण की स्थिति के लिए प्रदान करने के लिए उनकी गणना में एक फीका मार्जिन शामिल होंगे। इस प्रकार, दूरी की गणना के लिए समीकरण बन जाता है:

अधिकतम पथ नुकसान = सत्ता हस्तांतरित - रिसीवर संवेदनशीलता + लाभ - हानि - फीका मार्जिन

फीका मार्जिन एक प्रणाली डिजाइनर अज्ञात चर के लिए खाते में शामिल एक भत्ता है। फीका मार्जिन अधिक है, बेहतर समग्र लिंक गुणवत्ता होगा। एक फीका मार्जिन शून्य करने के लिए सेट के साथ, लिंक बजट केवल सबसे डिजाइनों के लिए बहुत व्यावहारिक नहीं है, जो लॉस की स्थिति में, अभी भी मान्य है। एक गणना प्रणाली तैनात किए जाने की संभावना है, जिसमें पर्यावरण पर निर्भर करता है में फीका मार्जिन की राशि शामिल करने के लिए। 12 dBm की एक फीका मार्जिन अच्छा है, लेकिन एक बेहतर संख्या 20 dBm को 30 किया जाएगा।

एक उदाहरण के रूप में, 20 dBm, -100 dBm के एक रिसीवर संवेदनशीलता की एक शक्ति संचारित मान 6 dBi का एंटीना लाभ प्राप्त करते हैं, 6 dBi का एंटीना लाभ, और 12 डीबी के एक फीका मार्जिन संचारित। केबल नुकसान नगण्य है:

अधिकतम पथ नुकसान = सत्ता हस्तांतरित - रिसीवर संवेदनशीलता + लाभ - हानि - फीका मार्जिन

वी - अधिकतम पथ नुकसान = 20 - (-100) + 12 - 12 = 120 डीबी

अधिकतम पथ नुकसान पाया गया है, एक बार आप सूत्र से श्रृंखला पा सकते हैं:

दूरी (किमी) = 10 (अधिकतम पथ हानि - 32.44 - 20log (च)) / 20

जहां मेगाहर्ट्ज में च = आवृत्ति। अधिकतम पथ नुकसान 120 डीबी 2.45 गीगा या 2450 मेगाहर्ट्ज के एक आवृत्ति पर है, तो उदाहरण के लिए, सीमा हो जाएगा:

दूरी (किमी) = 10 (120 - 32.44 - 67.78) / 20 = 9.735 किमी

चित्रा 1 2.45 गीगा की एक आवृत्ति पर अधिकतम पथ नुकसान और सीमा के बीच संबंध को दर्शाता है।

1। वक्र किलोमीटर में कड़ी बजट या अधिकतम पथ नुकसान dBm में और अनुमानित सीमा के बीच संबंध को दर्शाता है।

अनुभवजन्य परिणामों की व्याख्या

अनुभवजन्य तरीकों सीमा निर्धारित करने में बहुत उपयोगी होते हैं, यह अक्सर एक प्रणाली में निर्माण करने के लिए कितना फीका मार्जिन को समझने के लिए वास्तविक दुनिया के मापन के लिए आदर्श लॉस प्राप्त करने के लिए कठिन और मुश्किल है। मापा परिणामों ऐसे बहुपथ प्रचार, हस्तक्षेप, और आरएफ अवशोषण के रूप में एक प्रणाली की सीमा को प्रभावित कर सकता है कि आरएफ प्रचार से परे मुद्दों की पहचान करने में मदद कर सकते हैं। लेकिन यह सब वास्तविक दुनिया परीक्षण वही कर रहे हैं, इसलिए वास्तविक दुनिया माप ऊपर गणना की कड़ी बजट संख्या सिलेंडर के लिए मुख्य रूप से इस्तेमाल किया जाना चाहिए नहीं।

एक अनुभवजन्य परीक्षण में हासिल की सीमा को प्रभावित कर सकते हैं कारक है कि एंटीना लाभ, एंटीना ऊंचाई, और हस्तक्षेप शामिल हैं। एंटीना लाभ प्रणाली में लाभ का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। अक्सर निर्माताओं और अधिक उदार-लाभ सर्वदिशात्मक एंटेना के लिए उच्च लाभ यागी से एंटेना और पैच एंटेना के विभिन्न प्रकारों के साथ काम करने के लिए अपने रेडियो प्रमाणित होगा। यह आप अब रेडियो का उपयोग कर रहे हैं, जिसके साथ एंटीना के एक ही प्रकार के साथ प्रदर्शन किया गया परीक्षण सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। दोनों संचारित पर एक 6-डी बी एंटीना के लिए एक 3-डी बी एंटीना से बदल रहा है और कड़ी बजट में एक 6-डी बी अंतर का कारण है और आधे से सीमा कम हो जाएगा पक्ष प्राप्त करते हैं।

एंटीना ऊंचाई Fresnel क्षेत्र

एंटीना ऊंचाई अनुभवजन्य मापन के लिए एक और चिंता का विषय है। एक एंटीना की ऊंचाई बढ़ाने के लिए दो मुख्य बातें करता है। सबसे पहले, यह कारों, लोगों, पेड़, और इमारतों की तरह किसी भी संभव अवरोधों से ऊपर लाने में मदद कर सकते हैं। दूसरा, यह अपने सच्चे आरएफ लॉस संकेत पथ Fresnel क्षेत्र में कम से कम 60% क्लीयरेंस प्राप्त करने में मदद कर सकते हैं।

Fresnel क्षेत्र जिसका क्षेत्र संकेत की तरंग दैर्ध्य द्वारा परिभाषित किया गया है ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच एक दीर्घवृत्ताभ मात्रा है। यह रेडियो तरंगों की रुकावट या विवर्तन के लिए खाते में करने का प्रयास है कि एक गणना क्षेत्र है। यह इष्टतम सिग्नल की शक्ति प्राप्त करने के लिए एक संकेत बाधाओं के आसपास होना चाहिए उचित निकासी की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है। अंगूठे का एक सामान्य नियम के एंटीना ऊंचाई से अधिक नहीं 60% कर रहे हैं कि बाधाओं से ऊपर स्पष्ट लॉस पथ के लिए है।

पृथ्वी की वक्रता भी लंबी दूरी के बेतार लिंक के लिए लॉस प्रभावित कर सकता है। तालिका लिंक पथ के मध्य में पृथ्वी की ऊंचाई पहाड़ियों या अन्य इलाके सुविधाओं और एंटीना ऊंचाई के लिए खाते में नहीं है, जहां प्रभाव के कुछ उदाहरण प्रदान करता है Fresnel क्षेत्र में कम से कम 60% है कि एक संकेत प्राप्त होता है।
कई व्यावहारिक सेटिंग्स में, अपने transceivers के एक कम एंटीना ऊंचाई के साथ कार्य कर सकते हैं, लेकिन यह निर्माताओं के लिए एक उपयुक्त ऊंचाई पर उनके एंटेना जगह है कि एक अच्छा शर्त है। अपने आवेदन के लिए, आप सबसे अच्छा रेंज को प्राप्त करने के लिए एक उचित एंटीना ऊंचाई है करने के लिए प्रयास करना चाहिए। चित्रा 2 पथ दूरी, बाधा ऊंचाई, और एंटीना ऊंचाई Fresnel क्षेत्र से संबंधित हैं दिखाता है कि कैसे।

2। वांछित एंटीना ऊंचाई Fresnel क्षेत्र की स्थिति के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए 60% मार्जिन में बाधा ऊंचाई और फैक्टरिंग से निर्धारित होता है।

अंत में, शोर और हस्तक्षेप एक वायरलेस सिस्टम की सीमा पर एक नकारात्मक प्रभाव हो सकता है। शोर नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, लेकिन यह एक मुद्दा है, तो रेंज में सकारात्मक असर होना चाहिए। 902 पर, औद्योगिक, वैज्ञानिक, और (आईएसएम) चिकित्सा बैंड में मेगाहर्ट्ज (उत्तरी अमेरिका) और 928 गीगा (दुनिया भर में), हस्तक्षेप अक्सर उम्मीद की जा सकती 2.4, लेकिन इसके लिए लेखांकन मुश्किल है। हस्तक्षेप मौजूद नहीं है, केवल जब निर्माताओं अनुभवजन्य परीक्षण प्रदर्शन कर सकते हैं। यह निश्चित रूप से अपने पर्यावरण के निर्माता के परीक्षण के दौरान मौजूद थे की तुलना में अधिक हस्तक्षेप किया है कि संभावना है।

सारांश

एक प्रणाली में इतने सारे चर के साथ, कैसे आप एक निर्माता ने दावा किया है रेंज के लिए अपने सिस्टम के लिए लागू होगी, चाहे वह पता कर सकते हैं? अक्सर यह परीक्षण अनुभव से प्रदर्शन किया गया या रेंज संख्या की गणना की गई, तो पता है कि क्या करना असंभव है। बहरहाल, अधिकतम शक्ति संचारित और रिसीवर संवेदनशीलता का विश्लेषण करके, आप अगले करने के लिए एक रेडियो तुलना करने के लिए एक आधारभूत उत्पन्न कर सकते हैं। एक सेट फीका मार्जिन और कारण एंटेना या आरएफ केबल के कारण नुकसान के लिए किसी भी लाभ के साथ साथ, इन नंबरों का उपयोग करना, आप एक अधिकतम लिंक बजट की गणना कर सकते हैं। तब अपना सीमा की गणना करने के लिए ऊपर दूरी समीकरण का उपयोग करें। विभिन्न रेडियो उपकरणों के लिए, यह एक अच्छी आधारभूत अपनी जरूरतों को पूरा करने वाले दो या तीन प्रणालियों की तुलना करने के लिए प्रदान करना चाहिए।

रेडियो के लिए अपने आवेदन में काम करेंगे, तो समझने के लिए, आप एंटीना ऊंचाई, बहुपथ, हस्तक्षेप, और अवरोधों के लिए खाते में कर सकते हैं कि सटीक वास्तविक दुनिया परीक्षण के लिए प्रयास करना चाहिए। अपने आवेदन के लिए वास्तविक दुनिया परीक्षण में देरी और केवल शब्दशः निर्माता की संख्या ले रही है, पूछ छोड़ सकते हैं "क्या मेरी सीमा है?"

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