探索无线网络信号传播奥秘从视距到超视距interbus现场总线解锁新篇章

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

视距传播指的是电波直接从发射点到接收点的过程,这通常包括地面反射波。在很短的一段距离内,无线电波长远超过了光波长。这意味着直线内可以通过无线电视距离(RadioLOS)进行通信,而不一定需要光学直线。

为了确保通信链路的可靠性,必须进行详细规划,这包括研究路径以及明智地选择设备和天线位置。发射器使用全向天线,可以将信号广泛散布出去。而接收天线也可能是全向,但为了提高信号强度,有时会使用定向天线来增加方向感。

对于两点之间专用的链路——点对点链路,可以使用定向天线来缩小波束宽度,以避免干扰并增强信号。此前于最终系统设计之前,一切因素都应被考虑。在完成系统设计之前,设计师还应该了解可能遇到的障碍。

菲涅耳区

一个潜在的问题是菲涅耳区,即两个锥形连接端口之间形成的一个足球形区域,该区域必须保持畅通以确保高质量链接。这一区域围绕着发射器、接收器及它们间隔。

第一个菲涅耳区域中的障碍物,不一定位于端口间直观可见范围内,但它会导致信号强度下降及间歇性损害。垂直极化与水平极化都会影响该区域中的信号行为:垂直极化会引起相位差异而降低质量;水平极化则表现出相反现象。该区域面积取决于端口间距离以及发送频率。

地面和水对RF的反射

另一种干扰来源来自地球表面或水体上的反射。本质上,地球表面的反射导致多径干扰并降低链接质量。在微波短程通信中,可以利用多样性天線和复杂算法处理多径现象,并根据是否同步决定整合或拒绝信息。在更长距离链路中,将天線升高成为减少地平面反弹影响的手段之一。

地球曲率大气层

影响连续性的另外两个因素分别为地球曲率及大气层。大气压力变化使得随着高度增加而变弱,最显著影响为当信號经过较高处时,其效果似乎被加倍,使得4/3长度等同于实践中的长度。

无缝障碍物

非视距传播描述了没有明显視線之間連結的情况。当有任何阻礙物位於連繫點或第一個菲涅耳區內時,這種傳遞就會發生。在NLOS傳遞情況下,由於無線電浪潮被認為是“平板”,因此其對阻礙物影響取決於頻率大小與材料特徵。

超視距離傳遞

超視距離是一種特殊情況,即當通過長距離通訊鏈時經常遇到的情況。此類情況下的解決方案涉及相同技術來建立穩定的通訊鏈。中長距離鏈路最常見方法之一就是無源與有源重覆機,它們將從初始發送機接收並重新發送以延伸傳輸範圍。

确定兩端點之間鏈路質量首要步驟是在進行無線電測試研究過程中由專家所執行。他們使用各種資源準確描繪出兩端點之間最佳道路,並識別任何潛在障礙,以及其對於此次旅行影響,以及如果必要還需要輔助設備如重覆機及其放置位置、發送者所需強度與接受者的靈敏度。

這份報告通常包含在地形圖上顯示出的道路描述,並標識出所有可能的地理條件。不論是在設計鏈路方面,都應該聯絡當地建築部門,以確認是否正在為該地區規劃更多建筑物。如果未能進行充分規劃,在沒有專業指導的情況下設計系統,是不夠有效且僅僅將零件組裝起來。一美元花費回報總會超過預期值,因此投資於計畫不可忽略。

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