可视距无线传输距离的影响因素分析

1、【Word版本下载可任意编辑】 可视距无线传输距离的影响因素分析 1.引言 无线通信是近些年发展快，应用广的通信技术，无线网络技术包括蓝牙、超宽带、ZigBee和Wi-Fi等。ZigBee是一种新兴的无线网络技术，它是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，其特点是距离较远、低复杂度、自组织、低功耗、低速率、低成本。因此比较适合研究无线通信距离短的问题，可以更好地分析影响传输距离的因素，所以本文就以ZigBee技术为例，根据一些理论公式开展计算分析影响无线传输距离的因素，希望为以后无线模块的选用提供参考。 2.ZigBee应用电路设计 为了测试ZigBee在应用中的传输距离，设计了

2、基于ZigBee的无线传输模块装置，用于测试ZigBee实际的传输距离。如图1所示，左边为无线终端模块整个电路组成框图，用于接收从中心模块发送过来的数据，右边为中心模块，与ZigBee基板相连，通过上位机给终端模块发送数据。ZigBee模块具有自动组网的功能，当中心节点工作之后，它会自动寻找终端节点开展组网。如果终端节点能够接收到组网信号，则终端节点的ZigBee模块就会产生组网端口上的压降，这个压降信号就传递到触发器，触发器打开模拟开关，这样指示灯的压降产生，指示灯开始工作，这就说明ZigBee模块组网成功，既可以开始通信。 3.因素分析 3.1 实际传输距离估算方法 IEEE组织根据802

3、.15.4a信道的特点，在实际环境中开展了实际测量，构建了基于802.15.4a心道、适于UWB（210GHz），1001000MHz的信道传输损耗模型，其基本模型信道损耗计算公式为 其中Pt为发射机发射功率，发射机和接收机的距离为d,接收机的功率为Pr,收发天线的增益为Gr,Gr,Aant为天线衰减因子，S为损耗计算的标准方差，n为距离损耗为考虑频率影响修正系数，d0为参数距离等于1m,fc为参考中心频率等于5G修正系数，kHz（UWB210GHz频段），PL0为参考距离下的损耗大小。与自由空间传输方程相比考虑天线收发耦合损耗、反射折射引起的传输损耗与距离频率的变化系数。 对式（1）开展推导

4、得出距离方程为： 由上述公式我们可以得知，影响因素包括为天线衰减因子，损耗计算的标准方差，距离损耗为考虑频率影响修正系数，参考距离下的损耗大小等，下面就通过实际测试具体分析各个因素对无线传输的影响。 3.2 具体因素分析 下面通过实际测试得到实验数据对Z i g B e e传输距离开展比对分析，用上述介绍的实验装置测试Z i g B e e实际的传输距离。表2中列出了实验中模块的收发功率，收发天线架设高度，天线衰减因子，收发天线增益，参考距离下的损耗大小，损耗计算的标准方差，行为距离损耗修正系数，频率影响修正系数，天线的馈线长度，天线的架设高度等各种影响因素。 表2中组和第二组数据比照，收发天

5、线的架设高度对无线传输的距离有着重要影响，天线架设高度不同，损耗计算的标准方差和距离损耗修正系数不同，收发天线的架设高度增加了两米，则传输距离提高了122米，增幅为88.4%. 第二组和第三组数据比照中可以看出，天线的架设高度相同，无线的工作环境的不同，传输距离也不尽相同，工作环境的不同，损耗计算的标准方差、距离损耗修正系数不同和频率影响修正系数都不相同，这导致在复杂环境中，无线传输的距离大大缩短，仅为户外广阔环境中的53.1%. 第二组和第四组数据得出，天线的增益是影响传输距离的重要因素，发送天线增益增加八倍之后，传输距离提高了4倍，同时也说明天线增益和传输距离之间不是简单的线性关系。 组和

6、第五组数据显示，在天线的外配馈线增加时，传输距离也会相应缩短，在天线增益、工作环境和天线架设高度都相同的情况下，发送天线加长6米馈线，天线衰减因子变大，导致传输距离缩短了48.6%. 第四组和第六组数据显示，其他影响因素相同的条件下，馈线延长6米，传输距离缩短了22.7%.同时和组、第五祖比照得出，馈线在影响传输距离中远没有天线增益对传输距离的影响大。 在实际测试中所得到的数据，都经过了实际传输距离估算方法的计算，表2中给出了理论计算和实测值之间的误差，误差都在5%以内，说明测试得出的数据真实可靠。 4.结束语 本文通过自行设计的ZigBee装置实际测试了此装置的传输距离，并根据估算公式对其影响因素作了具体分析，分析我们可以得知，收发天线的增益是影响无线传输距离重要的因素，其次为天线的架设高度，然后为工作环境，是天线的馈线长度。 因此为