探秘无线网络信号从现场总线到超视距传播的奥秘

在设计无线系统时,理解信号如何在发射器和接收器之间传播至关重要。理想情况下,两个端点之间存在清晰的视距(LOS),但这在工业环境或农村地区中往往是不切实际的。非视距(NLOS)和超视距(BLOS)是可行的选择,它们能够成功处理这些传播条件,以提供稳定且安全的链路。

无线电波传输

视距内传播指的是天线间能相互“看见”的距离范围内电波直接从发射点到接收点的过程。这意味着虽然最短信号波长比最长光波长要长几千倍,但视距内不一定等同于无线电视距。为了确保高质量链路,我们需要进行细致规划,包括研究路径、设备选择以及天线位置。

全向天线用于发射器以便覆盖所有方向,而接收天线可以采用全向设计,但为了提高信号强度,通常使用定向天线。在设计之前,我们必须考虑所有潜在因素,并了解可能遇到的障碍。

菲涅耳区域

第一个可能出现的问题是菲涅耳区,这是一块足球形区域,在其中保持通畅对保证良好链接至关重要。这里讨论的是第一个 菲涅耳区,即围绕发射器、接收器及它们之间区域形成的一个“长椭球”。

第一层菲涅耳区中的障碍物,不必然位于端点可见范围内,但会导致信号衰减和间歇性干扰。此外,由于垂直极化与水平极化响应不同,这些差异也影响了信件质量。而链路两端间距离及发送频率决定了菲涅耳区面积大小。

地面反射与水体影响

另一个阻碍 LOS 传播因素是来自地面或水域反射。本质上,地平面的反射引起多径干扰并降低信号质量。在短程微波通信中,可通过多样性天线和复杂算法来处理多径现象。在更远距离链路中,将天线提升以避免地面反射也是常用的解决方法。

地球曲率与大气层影响

地球曲率也对 LOS 传播产生影响。大气压力下降最显著对称为随着高度增加而增加约4/3,使得地球表面上的任何单一地点都具有7英里的 LOS,被称作“地球凸起”。

非视距 (NLOS) 传播描述没有明确路径的情况,其中障碍物可能位于连接路径或第一个 菲涝者区域之中。在 NLOS 情况下,对障碍物的影响可以从忽略不计到完全阻塞。由于无線電波被认为是平面波,其行为取决于其材料特性及其大小相对于入射频率长度。如果障碍物小于入射频率长度,则它将不会受到太大的干扰;如果其尺寸与入射频率相同,则它将以较小衰减周围并穿过;而如果大于则会有不同的程度阻挡依赖于材料特性。

超视距 (BLOS) 传播是在由地球凸起、地形或其他物理屏蔽造成超远距离通信链路中的情景。这类问题可以通过使用相同技术来实现稳定的通信链路得到解决,如无源、中继站或者有源中继站,它们接受初始发放机发出的一系列信息并再次发送以延伸覆盖范围。

确定两个端口之间连续性的首步就是进行无線電路径研究。这项工作由专业人员完成,他们利用各种资源精确绘制出两端之间路径,以确定最佳路径、Phi涌eyer 区域内部突出的任何潜在障碍物,以及是否需要辅助设备如重置机所需位置,以及发放机所需强度以及获取信息灵敏度所需接收机性能。此报告通常包含在地图上标示该条通道,并识别出沿途任何潜在建筑计划。一旦开始规划,无论何种形式,都不能忽略专业指导,因为每一次投资都会带来回报。

上一篇:工业以太网与标准以太网有何不同在现场总线的应用中它们又是如何区分的呢
下一篇:泥瓦木工的故事我叫小明是一名热爱泥瓦木工的小伙子