探秘无线网络信号传播视距非视距与超视距的神秘世界解锁can总线通信协议的秘密

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传播方式。这意味着虽然最短信号波长比最长光波长要长几千倍,但仍不一定转化为无线电视距内传播。为了确保可靠的射频链路,我们必须进行细致规划,包括对无线路径研究、设备选择以及天线位置优化。全向天线用于发射器以便于广泛覆盖,而接收天针则可能采用全向或定向设计,以增加信号强度并减少干扰。

对于专用点对点链路,可以使用定向天线来缩小波束宽度,从而避免干扰并增强有效信号。在最后系统设计前,还需考虑所有这些因素。此外,设计师还应了解可能遇到的障碍,如菲涅耳区域、地面与水面的反射、大气层影响以及各种障碍物等。

菲涅耳区

第一个潜在障碍是菲涅耳区,这是一个足球形区域,在其中必须保持通畅,以保证高质量连接。这一区域围绕着发射器、接收器及其间隔形成一个“长椭球”。第一 菲涅耳区域中的任何障碍物,不一定位于端点之间直观可见范围内,但它们会导致信号衰弱及间歇性损害。垂直极化和水平极化依据不同而表现出不同的行为,并受限于链路端口距离及发送频率决定其面积大小。

地面和水体对RF通信

另一个影响 LOS 传输的是来自地面或水体表面的反射。本质上,地球表面引起的地平反射会产生多径干扰并降低信号质量。在微波短程通信中,可通过使用多样性天线和复杂算法来处理多径现象——根据是否相位同步决定是否整合或拒绝该信息(建设性与破坏性)。对于更远距离链路,将提高天线高度成为常见方法以应对地平反照问题。

地球曲率与大气层

地球曲率也是影响 LOS 传导的一个参数。一条经验法则称,如果没有阻挡的情况下,在海平面上的发射机具有7英里的 LOS,该长度被称作“地球凸起”。此外,大气层也会影响到通信。大气压力变化最明显的效应是,使得电磁脉冲沿着更高轨道弯曲,使得有效长度加倍四分之三,即4/3乘以原长度。

非视距(NLOS) 和超视距(BLOS)

非视距描述了没有明确直观可见路径的情况。在 NLOS 情况下,由于有物理障碍物或者其他实体阻挡了连接路径,这些实体可以完全阻止或者几乎不造成任何效果。而且,无论是什么类型的大型身体都会受到一些程度的抑制,因为它们都将使得电磁场产生偏移,从而导致衰减。

然而,对于某些材料,其效应可以忽略不计;对于那些尺寸近似于入侵波长那么大的身体,则可能被穿透;而那些比入侵波长大很多的小型身体,则完全不会受到什么样的影响。

超越这个范畴的是 BLOS,也就是说,当我们谈论到了由地形、土壤甚至建筑物所造成的问题时,那么我们正处于这种超越状态之中。

克服这种难题的一种策略是在特殊情况下使用类似的技术去实现稳定的连结。这通常涉及使用相同类型的人工结构,比如无源或有源重放站,它们能帮助扩展我们的能力,让我们能够跨越更远的地方。

研究RF通道

确定两个节点之间连续性的关键一步骤之一,就是进行RF通道调查。这项工作通常由专业人士完成,他们利用各式各样的资源来精确描绘两个节点间所经历过的地理路径,以及最佳途径、遭遇哪些妨碍者以及它如何改变我们的移动模式,以及需要哪些辅助设备,并且他们应该位于哪里,以及给出的发出力量量级以及接受者的灵敏度量级。

报告通常包含在地图上标记这些数据,并识别出潜在危险地点。在设立通信网络时,一般建议联系当地方政府部门,以确认该路径附近是否计划建造新的高楼建筑等设施。

规划整个通信网络不能仅仅依赖於随意摆放组件,而必须经过仔细考量。如果投入更多时间与金钱去准备每个步骤,那么回报将超过预期。

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