无线通信距离的计算

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

﹝Los﹞(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  

 

Los = 32.44 +20lg D(Km) +20lg F(MHz)

F=433MHz

Los=接收灵敏度 LNA Gain Tx power 天线增益–大气衰减

NRF905接收灵敏度 -100dBm

LNA Gain: 25dB

TX power 26dBm

天线增益2dB

大气衰减: 35dB(根据目前市场上的模块实际传输距离算出的)

 

Los=100 +25 +26 +2-35=32.44 +20lg D(Km) +20lg 433

D=45.34Km

实际测试结果: D=1.3Km

代入上面公式可算出实际大气的衰减量:

Los = 32.44 20lg 1.3 20lg 433

 

Los=接收灵敏度 LNA Gain Tx power 天线增益–大气衰减

NRF905接收灵敏度 -100dBm

LNA Gain: 25dB
TX power 26dBm

天线增益2db

大气衰减: 35dB(根据目前市场上的模块实际传输距离算出的)

Los=100 +25 +26 +2-x=32.44 +20lg 1.3 +20lg 433

X=65.55dB

 

从而可以推算出如果D=20Km，至少需要输出Power多大:

 

Los=100 +25 +Tx +2-65.55=32.44 +20lg20 +20lg433

Tx=49.74dBm

 

若用三菱公司的RD06HVF1和RD15HVF1作放大，最大输出约20W，转换成dBm后为10lg20000mW=43dBm；则可以传输的实际距离为:

 

Los=100 +25 +43 +2-65.55=32.44 +20lgD +20lg433

D=9.2Km