探秘无线网络信号传播从视距到超视距十种现场总线技术揭秘

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。这意味着虽然最短的信号波长比最长的光波长要长得多,但并不是所有视距内都可以实现无线电视距。为了确保通信链路的可靠性,我们需要进行详细规划,包括研究电磁路径、合理选择设备以及确定天线位置。

全向天线通常用于发射器,因为它们能够以相同强度发送信号到所有方向。而接收天线可能也是全向型,但为了提高接收到的信号质量,使用定向天线更为常见。这有助于减少干扰并增加有效信号强度。在设计之前,我们必须考虑所有这些因素,并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,这是一个连接两端点锥形区域,其周围形成足球形区域。如果这个区域被障碍物阻塞,那么高质量链接就会受到影响。这里讨论的是第一个菲涅耳区,也称为“椭球”区域,它围绕着发射器、接收器以及它们之间的地带。

任何进入第一Phi涅尔区中的障碍物,不一定位于端点之间直角距离内,但会导致信号强度下降和不可预测性的问题。由于不同的极化模式对应不同类型的人工干扰:垂直极化会产生反相,而水平极化则不会。此外,链路两端之間距離及發送電波長會決定菲涅爾區域大小。

地面与水面的反射

另一个影响 LOS 伝播的问题是来自地面或水面的反射。本质上,对于地平面造成了多径干扰,并降低了网络质量。在微波频段中,可以通过多样性天線與复杂算法来处理这一现象,从而根据是否处于相位一致状态决定是否接受或拒绝信ignal(建设性与破坏性的多径)对于更远距离链路来说,更高安装高度常被用作解决地平面反射问题的一个方法。

地球曲率和大气层

另外,还有地球曲率和大气层对通讯进行影响。大气压力的变化尤其显著,因为它使得电子学将沿着地球弯曲,使得覆盖范围比理论上还要大约4/3倍。

然而,无论如何,大气状况也会随时间而变化,因此需要不断监控以保持最佳性能。

最后,在NLOS的情况下,即没有明确视觉联系的情况下,有各种各样的障碍物,如建筑、树木等,它们可以完全阻止或者仅轻微影响电流流动,这取决于它们相对于入射频率尺寸的大小。当障碍体小于入射频率尺寸时,则几乎不起作用;当它与入射频率尺寸相当时,将发生衬底效应;而当它超过入射频率尺寸时,则会严重妨碍信息传递。

超越这些物理限制的一种方法是在中继站设置中使用无源或有源中继站,它们可以延伸通信距离并增强信号整体质量。

总结来说,无需忽略任何一项细节,无论是在研究无线电路径还是选择设备,以及确认每个环节所需技术措施,都应该采取谨慎态度,以确保数据安全并维持良好的沟通流畅性。此外,在实施前咨询专业人士是必要的,他们能提供准确信息,并帮助我们避免潜在风险,为我们的项目带来成功结果。

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