无线（xiàn）测控（kòng）通信距离的主（zhǔ）要性能指（zhǐ）标有四（sì）个：

一、是发（fā）射（shè）机的射频输出功（gōng）率，

二、是接收机的接（jiē）收（shōu）灵敏度，

三（sān）、是（shì）系（xì）统的抗干扰能力，

四、是（shì）发射/接收天（tiān）线的类（lèi）型及增（zēng）益。

而在这四（sì）个主要指（zhǐ）标中，各国电磁兼容性标准（如北美的FCC、欧洲的EN规范）均只限制发射（shè）功率，只要对接收灵敏度（dù）及系统的抗干扰（rǎo）能力（lì）两项指标（biāo）进行优化，即可在（zài）符合FCC或CE标准的前（qián）提下扩大系统的通信距离。

一（yī）、影响无线测（cè）控通信距离的（de）因素

1、地理环境

通信距离最远的是海平面及陆（lù）地无障碍的平直开阔地，这也（yě）是通常用来（lái）评估无线通信设备的（de）通信（xìn）距离时使用（yòng）的地（dì）理条件。其次是郊（jiāo）区农村、丘陵、河床等半障（zhàng）碍、半开阔环境，通（tōng）信距离最近的是城（chéng）市楼群中或群山中，总之，障碍物越密集，对无线通信距离的（de）影（yǐng）响就越大（dà），特（tè）别是金属物体的影（yǐng）响最（zuì）大。

根（gēn）据路径损耗公式:

Ld=32.4+20logf+20logdf=MHZd=Km可（kě）知信号每损（sǔn）耗6dB，通讯距离就会减少（shǎo）一半!另一个因素（sù）就是（shì）多路径影（yǐng）响，所以如果无线模块附（fù）近的障（zhàng）碍物较多时（shí）也会影响通（tōng）讯的距离和可靠性。

2、电（diàn）磁环（huán）境

直流（liú）电机、高（gāo）压电（diàn）网、开关电源（yuán）、电焊机、高频（pín）电子（zǐ）设备、电脑、单片机等设备对无线通信设备的通信距离均有不（bú）同程度的影（yǐng）响。

3、气（qì）侯条件

空（kōng）气干燥时通信距离较远，空气潮湿（特别是雨、雪（xuě）天气）通信距（jù）离较近，在产品容许的环（huán）境工作温（wēn）度范围内，温度升高会导（dǎo）致发（fā）射功率减小（xiǎo）及（jí）接（jiē）收灵敏度降低（dī），从而减小了通信距离。

4、发射机的（de）射频（pín）输出功率

发（fā）射功率越大（dà），通信（xìn）距（jù）离（lí）越大；从（cóng）理论上说发射（shè）功率（lǜ）可无（wú）限制地增加，但实际上由于受（shòu）成本或技规的限制，发射（shè）机的输出功率也是有限的。

5、接收机的（de）接收灵敏度

接收（shōu）灵敏度反映了接收机捕捉微弱信号（hào）的功（gōng）能，接收灵敏度越高，通信距离也越远。但由（yóu）于受（shòu）自然界电磁噪声（shēng）及工业污染、电（diàn）子元器件固有噪声的影响，-123dBm（即0.158uv）通常被认为（wéi）是现代无线电通信中纯硬（yìng）件实现的接收灵敏（mǐn）度的极限值，很难突破，即（jí）使加上软（ruǎn）件纠错也只能再改善1-3dB，如果通信系统的接收灵敏度已接近这一（yī）极限（xiàn）值就已无潜力（lì）可挖了，要（yào）提高通信距离（lí）只能从其（qí）它方面着手了。EMTECH(XEMICS)的XE1203在1.2kbps的通讯速率下接收（shōu）灵敏（mǐn）度（dù）可达-114------116dBm，XE1205在1.2kbps的通讯（xùn）速（sù）率下接收灵敏度可达-120-------121dBm(注:此灵（líng）敏度下通讯的误码率为0.1%)。

6、系统抗干（gàn）扰能力

实际的通信环境（jìng）总是存在（zài）着各种干扰源（yuán），在同样的（de）发射（shè）功率和同样的接收灵敏度的前（qián）提下，系（xì）统的抗干扰能力越强（qiáng），实（shí）际通（tōng）信距离（lí）也越远。许多高频（pín）工程师（shī）都有这样的体会：在实（shí）验室（屏蔽网房（fáng））内测（cè）试，调幅机与调频机（jī）的（de）发射功率和接收灵敏（mǐn）度都相同，但在实际环境（jìng）中测试时，调频机的通信距离往往是调幅机的若干倍，甚至调幅机根本就（jiù）不能（néng）工作，而调频（pín）机仍能有（yǒu）较远的（de）通信距离，原因是调频机的（de）抗干扰能力要比调幅机强（qiáng）得多。而（ér）影响无线通信系统抗干扰能力的因素也（yě）很多，主要与调制（zhì）/解调方式（shì），工作（zuò）带宽，电路设计PCB板布局和退耦及屏（píng）蔽（bì）措施是否得当有关，一（yī）般而（ér）言，调（diào）频系统的抗干扰能力优于调幅系统，而窄带系统的（de）抗干扰能力优于宽带系统。因此，带宽越（yuè）窄，抗干扰能力就越强，在同一发射（shè）功（gōng）率和接（jiē）收灵敏度（dù）条件下，通（tōng）信距离也越远（yuǎn）。XE1203的（de）通讯带宽最小为200KHZ，XE1205的最小带宽可（kě）达7KHZ.另SEMTECH(XEMICS)公（gōng）司的RFIC都是基于零（líng）中频结构的（de）设（shè）计，这样不仅（jǐn）能省（shěng）去昂贵的IF滤波器，而且有更好的抗（kàng）干扰特性。

7、软件纠错

具有软（ruǎn）件纠（jiū）错的系（xì）统，其通（tōng）信距离（lí）也比无软件纠错的系（xì）统远（yuǎn）；软件纠（jiū）错能改善接收灵敏度1-3dB，但会（huì）产生一定的延时，在实时性要求很高的系统中也要（yào）考虑（lǜ）这一因素（sù）的影响。

8、天线类型及其增益

天线的增益（yì）越高（gāo），通信距离也（yě）越远（yuǎn）。当发射机采（cǎi）用高增益的（de）定向（xiàng）天线时，能显著提高通信方向上（shàng）的功率密度（dù）（场强），而接收机（jī）采用高增益（yì）定向天线（xiàn）时能（néng）显（xiǎn）著改善信号/噪声（shēng）比（bǐ），并提高接收场强，从而大（dà）幅度（dù）提（tí）高通信距离。目（mù）前适（shì）合ISM/SRD免证使（shǐ）用频段的无线通信设（shè）备使用的天线有以下几（jǐ）种：

鞭（biān）状天线（螺旋天（tiān）线、拉杆天（tiān）线）：增益0~3.5dB，适（shì）合便携式移（yí）动手持机使用（yòng）。

中增益吸盘天线：增益（yì）5.5~7dB，适（shì）合固定机及车载（zǎi）机使（shǐ）用（yòng）。

高增益全向天线：增（zēng）益8.5~10dB，需室外安（ān）装，适合（hé）于固定机组网用。

高（gāo）增（zēng）益定（dìng）向（xiàng）天线：增益10~12dB，需室外安装，适（shì）合于（yú）远距（jù）离固定机用。

需要说明的一点是:增（zēng）益越（yuè）高的天线其几（jǐ）何尺（chǐ）寸也越大，特别是高增益的定向（xiàng）或全（quán）向天线要求室外安装才能发（fā）挥其（qí）最佳效率，所以选项购天（tiān）线（xiàn）是也（yě）要考（kǎo）虑使用及安（ān）装是否方（fāng）便。

9、天线有效高（gāo）度

在各种条件相同的前提下，天线距离地平面的（de）高度越高（gāo），通信距离越远，特别（bié）是在城（chéng）市环境下，提（tí）高天线的高（gāo）度比（bǐ）增大发射功率对通信距离的影响要大（dà）得多。

二、无线测控通信距离（lí）的估（gū）算

从上面的分析（xī）可知：很多（duō）因素（sù）都（dōu）会影响无线通（tōng）信设备（bèi）的通信距离，而其中的地理环境、电磁（cí）环境、气（qì）侯条件对无线通信距离的影响是（shì）由用户的使用（yòng）条件决定的，难以（yǐ）改（gǎi）变，也很难用（yòng）一个数（shù）学表（biǎo）达式描（miáo）述出来（lái），只有那些能量化的（de）因素（sù）才能用一个数学表达式描述。对于工作频率范围在300MHZ~3GHZ之间的无线通（tōng）信设备，在（zài）视距范（fàn）围（又称自由空间）内（nèi），已知（zhī）发射功（gōng）率（lǜ）P（W）、接收灵敏度E（uv）、发射天线R的有效高度Ht(m)及接收（shōu）天线（xiàn）有效（xiào）高度（dù）Hr（m）、发射（shè）天（tiān）线增益Gt及接收天（tiān）线增益Gr（单位均为倍，而（ér）不是（shì）dB）、载（zǎi）频波长（zhǎng）（m），则（zé）通信距（jù）离d（m）可由下：

设发射功率为P（W），发射（shè）天（tiān）线（xiàn）及接收天线增益（yì）分别为Gt和Gr（单位均为倍），发射天线及接收天（tiān）线的有（yǒu）效高度分别为ht和hr（单位（wèi）均为米（mǐ）），发射机与接收（shōu）机之（zhī）间的距离（lí）为d（m），射频信号波长（zhǎng）为λ（m），提高发射及接收天线（xiàn）的有效高度对（duì）信号台场强的提高影响最显著（zhe）。对于XE1203模块，工（gōng）作（zuò）在1.2KBps的（de）条件时接收（shōu）灵敏（mǐn）度为-115dBm，代入（rù）上式（shì）可计算得在（zài）开阔地的通信（xìn）距离（lí）约为（wéi）10Km左右，但（dàn）调试良好的XE203模块在上述条件（jiàn）下的实测距离为600—1000m，约为（wéi）理论值的6%-10%左右。

为什么实际（jì）距离与理论值（zhí）之（zhī）间会有这么大（dà）的差距呢（ne）？

原因有三个方面：首先是公式中的结（jié）果是一（yī）个纯理论值，只考虑了电（diàn）磁波（bō）在（zài）自由空（kōng）间中（zhōng）传（chuán）播过（guò）程（chéng）中随着距离的增加，能（néng）量扩散到更大（dà）空间后能量密度减小后导致（zhì）信号场强减小的结果，而没有考虑空（kōng）气及地面（miàn）等介质（zhì）对电磁（cí）波吸收、衰（shuāi）减的影响；其次是（shì）没有考虑（lǜ）发射天线的发射（shè）效率和接收天线的接收效率（理（lǐ）论上可以做到100%但实际（jì）上达不到）的影响，最后是也没有考虑各（gè）种电磁干扰及接收机的抗（kàng）干扰能力（lì）的影（yǐng）响，从而导（dǎo）致了（le）实际（jì）结（jié）果与理论计算值有（yǒu）较（jiào）大的（de）误差（chà）。实际（jì）的（de）通信环境中（zhōng）总是存在着各种各样的干扰源，有时虽然接收天线（xiàn）上（shàng）感应到的（de）信（xìn）号（hào）强度远高（gāo）于接（jiē）收灵（líng）敏度，但是（shì）当（dāng）接收机所处环境的电磁干（gàn）扰较大（dà）时，有用信号仍（réng）被淹没有（yǒu）干扰信号中，而接（jiē）收机又不能有（yǒu）效抑制（zhì）干扰，同样不能进行有效的无线电通信，如果接收机的抗干扰能力很（hěn）强，这（zhè）种影响就比较小。在发射功率和接收灵敏度都相同的前提下，系统的（de）抗干扰能力越强，实际通信距（jù）离也就越（yuè）远。

许多高频工程师（shī）都有这（zhè）样的（de）体会：在实验室（屏蔽（bì）网房）内测试，调幅（fú）系统与调频（pín）系统的发射（shè）功（gōng）率和接收灵敏度都相同时，在实际环境中测试时，调频系统的通信距离往往是调幅系统的若干倍，特别是当环境干扰严重时，调（diào）幅系（xì）统根本就（jiù）不能通信，而调（diào）频系（xì）统仍能保持较远的通信距离，原因是调频系统（tǒng）的抗干扰能（néng）力要比调幅系统强得多。相对而言，调频系统的抗（kàng）干扰能力优于（yú）调幅（fú）系（xì）统，而窄带系（xì）统的抗干扰能力优于宽（kuān）带系统，因此，在发（fā）射功率及接收灵敏度相同的前提下，带宽越窄，通信距离也（yě）越远。

通过上述分析，我们可（kě）以得（dé）出这（zhè）样的（de）结论：在实际通信环境中（zhōng），微功（gōng）率无（wú）线通信系统的通信距（jù）离主要取决于系统的抗（kàng）干扰能力。

三、提（tí）高测控通信距离的措施

当地理环境和电磁（cí）环（huán）境一定时，为了保证无线通信的（de）稳定和可靠，并充分挖掘低电压微功（gōng）率无线通信设备的潜力，又要做到经济（jì）实用，在工程设计中可考（kǎo）虑以下（xià）措（cuò）施（shī）：

1、尽可能（néng）提高天线（xiàn）的有效高（gāo）度（dù）

从计算通信距离的公式中可以看出，通信（xìn）距离与收/发天线有效高度之积的平方（fāng）根成正（zhèng）比，提高天线的有效高度能显著扩大通信距离，特别是在城市环境中，将天线设在楼顶时能避开很多障碍并远离干扰源（yuán），从而（ér）扩大通信范围。

2、采（cǎi）用高增（zēng）益（yì）天线（xiàn）

天线是无源器件，其本身不能放大信号（hào），但高增（zēng）益天线能显著提高通信方向上的能量密度，提高信号/噪声比（bǐ），从而扩大通信范围，其作（zuò）用就与手电筒或是探照灯上（shàng）的（de）聚光镜相似（sì）。但高（gāo）增益天（tiān）线的成本（běn）较高，几（jǐ）何尺寸及（jí）重（chóng）量都比较大（dà），只适合于固定安装使用。因（yīn）此，在一定对（duì）多点或多点对一点的（de）无线通信组网（wǎng）中可考虑主机用高增益的全向天线，分机（jī）则根据距主（zhǔ）机距离的不同（tóng）选用（yòng）不同增益的天（tiān）线，对于固定安装并且（qiě）距离主机特别（bié）远（yuǎn）的（de）分机还可（kě）选用高增益的定向天线（xiàn），而（ér）距（jù）离主机较近的分机可选用（yòng）低成本的普通鞭状天线，以降低系统成本。发（fā）射（shè）机采（cǎi）用高（gāo）增益定向（xiàng）天线可显著提高通信方向上的信号强（qiáng）度，而接收机采用高增（zēng）益（yì）定向天线可显著提高通信方向（xiàng）上的接（jiē）收信号（hào）场强和（hé）信号/噪（zào）声（shēng）之比，从（cóng）而大幅度地扩大通信距（jù）离，但只（zhī）适（shì）合于同一个（gè）方向（xiàng）上的通信，并且成本也较高，天线的几何尺寸（cùn）大（dà），重量也较重，只适合于固定安装使（shǐ）用。

3、尽量缩短射频（pín）电缆的长（zhǎng）度（dù）

用于连接无线（xiàn）通信机与室（shì）外天线的射（shè）频（pín）同轴电（diàn）缆对射频信号也有一定的损耗，例如：50-3型电（diàn）缆的损耗为0.2dB/m，50-7型电缆的损耗（hào）为0.1dB/m，50-9型电缆的损耗为（wéi）0.07dB/m，电（diàn）缆越长，损（sǔn）耗就越大（dà），对所传输的射频信号的损耗的增大（dà）又（yòu）会导致通信距离的（de）下降，所（suǒ）以必要时可将射频组件直接（jiē）装在室外（wài）天线（xiàn）的底部（bù），而射频组件与用户系统间的连线则采用多芯屏蔽电缆连（lián）接。

4、尽量远离各种干扰源

距干（gàn）扰源越近，信号/噪声比就（jiù）越低，也会导致通信距（jù）离下降。必要时可分别对数传（chuán）模（mó）块和（hé）会产生电（diàn）磁干扰的部件采取屏蔽（bì）措施，并用（yòng）特性阻（zǔ）抗为50Ω的射（shè）频同轴电缆将天（tiān）线引到远离干扰源的地方，同时（shí）与射频（pín）组件相连的电源（yuán）线、信号线也采用屏蔽电缆（lǎn），并增加必要的滤波网络（luò），以最大降度地抑（yì）制干扰，充分发挥接收机高灵敏度的优势。

5、优先（xiān）采用抗干扰能力强的无线通信产品

当无线通信接收机处在电（diàn）磁干扰较大的环境中工作时（shí），如果（guǒ）抗干扰（rǎo）能（néng）力跟不上，接收灵敏度高将变得毫无意义，此时应优先采用抗干扰能（néng）力较强的产品，如果是（shì）数字通信系统还（hái）应优先采用有软件纠错功能的产品。

6、防雷、防水、防潮

对（duì）于（yú）采用室外天线（xiàn）的系统，必须（xū）采取避雷、防雷措（cuò）施，如加装（zhuāng）避雷针、避（bì）雷器，同时，对于露天架空的（de）供电电源线、信号（hào）传输线也要（yào）采取（qǔ）避雷防雷措施，以防雷电从电缆串入机器。对（duì）于露天安装的射频组件还应采取防水措施，以防（fáng）下雨时（shí）雨（yǔ）水进（jìn）入机（jī）器，如果设备不是长期通电或（huò）不经常使用，而空气又比较潮湿，则还应采取防潮措施，例如在机壳内适当地方（fāng）放置并定期更（gèng）换（huàn）干燥剂，总之（zhī），要防止机器进水和（hé）受潮，以免电（diàn）路组件（jiàn）发霉、生锈而（ér）失效。

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