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”的距离范围内直接从发射点到接收点的电波传输。这意味着尽管最短信号波长远超过最长光波长,但不一定意味着所有无线电视距都转化为无线电波。
为了确保通信链路的可靠性,需要进行详细规划,包括研究电磁路径、合理选择设备及位置天线。全向天线用于发射机,以便于多方向发送,而接收机则使用全向或定向天线以提高信号强度。
对于专用两点链路,可以通过使用定向天线来减小干扰并增强有效信号。在设计完成之前,还需考虑所有可能障碍,如菲涅耳区、地面反射、地球曲率、大气层以及各种障碍物对平面波影响。
菲涅耳区与其他障碍
第一个潜在障碍是菲涅耳区,这是一个足球形区域,必须保持畅通,以确保高质量连接。这里讨论的是第一组Φ涅尔区域;技术上,它是一个椭球形状,与发射器、接收器及其周围区域相连。
任何进入这个区域中的物体,即使不位于直观上的视距内,也会降低信号强度并引起间歇损伤。垂直极化和水平极化依据不同的方式影响:遇到第一组Φ涅尔区域中的垂直极化物体,将导致异相,并因此降低信号质量;而水平极化则表现出相反效果。此外,由于链路端口间距离和发送频率决定了 Φ涅尔区域大小,所以每种不同情境都有其特定的挑战。
地面与水对RF影响
另一个影响LOS传播的问题是来自地面或水面的反射。本质上,在大部分情况下,大气中随处可见的地平面引起了多径干扰,从而降低了信号质量。在微波短程通信中,可通过多样性天线及复杂算法处理这些现象,并根据是否存在相位差来接受或拒绝该现象。在更长距离链接中,最常用的解决方案是在较高位置安装天线以减少地平面的干扰效应。
地球弯曲与大气层
还有两个因素会进一步改变所需路径长度:地球本身呈凸形,以及由于高度变化,大气对通信带来的额外延迟。大气压力越高,其阻抗越小,使得通信效率受益匪浅。
然而,对于较大的数据包来说,这一优势却成了一种挑战,因为它增加了数据包经过网络前要经历的大约四分之三以上物理空间移动需求。
其他障碍物
非直观距离(NLOS)的描述涉及没有明确角度连接的情况下的链接。当某些阻挡物位于路径或者第一个Φ涝勒区内部时,就形成了一种称作非直观距离的情况。在这种情况下,无论何种材料构成此类阻挡都会产生至少一种结果:完全破坏除非材料非常透明的话,或至少造成一些衰减。如果这块材料足够小,那么即使它们看起来像是比入射频段要大的,更像同等大小,它们仍然不会造成太大的问题。如果它们比较大,则将造成更多问题,这取决于具体情况。
超近似距离(BLOS)
最后,我们可以将BLOS看作NLOs的一个特殊案例,只不过发生在由地球凸起、高海拔结构或者自然屏障遮挡的地方。不幸的是,这就要求我们采用相同策略来建立稳定的链路,比如使用源自初始发射机的一系列重复者作为支持设备加速广域覆盖能力。
测量RF路径研究
确定最佳连接方法首先需要进行RF测量研究。这项工作通常由专业人士执行,他们利用各种工具绘制出最佳路径图表,其中包含关于可能出现哪些不可预知事件以及如何利用这些信息做出正确决定的事项,以及那些可能被忽略掉的事实。此报告通常还包括在地图上标记出的实际通道描述,并指出了任何潜在威胁来源。此过程也建议联系当局确认正在建设期间是否有新的建筑计划已经安排好,要注意避免未来可能成为新站点附近的人造结构项目带来的后果。
总结:
综上所述,无论是在工业还是农业环境中,都无法保证简单推动几个电子元件就会自动运行良好的系统,因此必须仔细规划我们的操作步骤并寻求专业指导才能实现这一目标。而事实证明,每一次投入资源,都能够获得显著回报,因此正如我所说:“如果你想要成功,你需要花费时间去学习。”