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这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法:所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播,它是理想传播条件。电波在自由空间传播时,其能量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。
通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关
[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)
式中Lfs为传输损耗,d为传输距离,频率的单位以MHz计算。
由上式可见,自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关,当f或d增大一倍时,[Lfs]将分别增加6dB.
下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗
Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)
Los 是传播损耗,单位为dB
d是距离,单位是Km
f是工作频率,单位是MHz
下面举例说明一个工作频率为 433.92MHz,发射功率为+10dBm(10mW),接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离:1. 由发射功率+10dBm,接收灵敏度为-105dBm Los = 115dB 2. 由Los、f 计算得出d =31公里 这是理想状况下的传输距离,实际的应用中是会低于该值,这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响,如大气、阻挡物、多径等造成的损耗,将上述损耗的参考 值计入上式中,即可计算出近似通信距离。 假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB,可以计算得出通信距离为: d =1.7公里
天线的增益从哪里来
天线的增益指标体系中增益指标dbi的基准值(0dbi)简单的说是指点辐射源全向均匀辐射的特性值,可以这样理解,理想的具有全向辐射特征的天线的增益 为0(dbi)。全向天线振子形式的不同,只不过是在不同条件下为得到理想辐射特性而做的努力而已,也就是说具有全向均匀辐射特性的天线的增益不可能大于 0dbi。
看看另一个天线增益指标dbd(通常叫db),0dbd=2.15dbi,也就说一副具有0dbd增益的天线具有2.15dbi的增益!那么天线的增益是 从那里来的呢?我们来看看天线增益指标dbd的基准定义:理想水平偶极天线在最大辐射方向的增益值为0dbd。
根据水平偶极天线的方向特性不难看出,其增益来源于全向性能的丧失,或简单称之为辐射能量的集中。垂直全向高增益天线的增益来源于那里呢?来源于垂直方向 的辐射能量向水平方向的集中,也就是说具有增益的全向垂直(架设形式)天线严格的说应称之为水平方向全向辐射天线。而具有高增益特性的八木天线的高指向性 更是体现了能量集中对天线增益的贡献。
天线性能的提高源于两个方面的努力,一是提高天线的有效辐射性能,另一方面是尽量使得天线的辐射能量向通联对象方向集中。可以简单且确定的讲,天线的增益(相对于0dbi)来源于辐射能量的集中。