工业现场总线的种类探索无线网络信号传播的奥秘

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,两端点之间存在清晰的视距(LOS),但这在工业环境中往往不可行。此外,农村地区还可能面临季节性影响。非视距(NLOS)和超视距(BLOS)是可行的选择,它们能够有效应对这些传播条件,以提供稳定且安全的链路。

无线电波传输

视距内(Visual LOS)的传播涉及发射天线和接收天线能相互“看见”的距离范围内直接从发射点到接收点的电波传递。这意味着尽管最短的信号波长远远超过了光波长,但仍然不一定会转化为无线电视距(Radio LOS)。反之亦然。

确保高质量、可靠的射频链路需要仔细规划,这包括研究无线路径以及精明选择设备和天线位置。使用全向天線以广角发送,可以将信号广泛覆盖区域。此外,对于专用点对点链路,可采用定向天線来缩小波束宽度减少干扰并增强信号强度。在最后确定系统设计之前,一切因素都必须被考虑。

障碍物与菲涅耳区

一个潜在的问题是菲涅耳区,即两个锥形连接端口间形成的一个足球形区域,该区域必须保持畅通,以保证高质量链接。在这里,我们特别关注第一个菲涅耳区,这是一个技术上称为“长椭球”结构,由发射器、接收器及其周围区域组成。

任何进入这个第一个菲涅耳区中的障碍物,不必然位于端口之间可见范围内,但它们会导致信号强度降低及间歇性的损害。由于不同极化方式所带来的差异:垂直极化遇到第一フィネール區中的物体后,将导致相位变化,而水平极化则表现出相反的情况。链路端口之间距离与发送出的信号波长决定了 菲涅耳區面积大小。

地面与水面的反射

另一个限制视距通信的是来自地面或水面的反射。本质上,地平面引起的地表反射会造成多径干扰并降低信号质量。在较短距离微波通信中,通过使用多样性天线和复杂算法处理多径现象,以根据是否同步进行整合或拒绝该现象,从而提高连续性。此对于更远距离通信来说,更常用的方法是提升天线高度以减轻地平面效应影响。

地球曲率、大气层与大气压力

地球本身也会影响通信——如果没有障碍的话,在海平面上的发射机可以有7英里的直观看不到的地方,被称作“地球凸起”。此外,大气层对通信也有显著影响,因为地球上不同的高度下信号传播并不均匀,因此不同的大气条件都会改变这种效果。大气压力的最明显结果是在4/3倍延伸了信息流程,使得实际长度比理论值增加约四分之三以上。

其他可能遇到的挑战:

无源、中继等设备:利用同样的技术实现稳定的数据流。

评估路径:首先需要进行无源路径研究,并由专家绘制详细图表,以确定最佳路径、所有潜在障碍以及是否需要中继设备,以及其位置。

地形图分析:报告通常包含在地形图上的可见描述,并标记任何可能阻止信息流动的地方。

建筑规划协调:建议联系当地建筑部门确认相关地区未来的建设计划以避免未来阻塞通道。

设计成本效益分析: 在每一美元投资前期准备工作,都将获得超额回报.

总结来说,无论是在城市还是农村地区,要建立稳固且安全的一条连接,你必须深入了解各种因素并采取适当措施来克服它们。不仅要考虑物理空间,还要考虑季节变换甚至未来可能出现的人类活动,如建筑工程项目。这就是为什么专业人士参与网络设计至关重要,他们能够确保你的业务运行顺畅,同时预防潜在问题,从而保护你不受意外打击。

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