无线测控通信距离（lí）的主要性能（néng）指标有四个：

一、是（shì）发射机的（de）射（shè）频（pín）输出功率，

二、是接收机（jī）的接收灵敏度，

三、是（shì）系统的抗干扰能力，

四、是发射/接收（shōu）天线的（de）类型（xíng）及增益。

而在（zài）这四个主要指标（biāo）中，各（gè）国电磁兼容性标准（如北美的FCC、欧洲的EN规范）均（jun1）只限制发（fā）射功率，只要对接（jiē）收灵敏度及系（xì）统的抗（kàng）干（gàn）扰能（néng）力两项指（zhǐ）标进行优化（huà），即可在符合FCC或CE标准的前提下扩大系统（tǒng）的（de）通信距离。

一、影响无（wú）线测控（kòng）通信（xìn）距离的（de）因素

1、地理环（huán）境（jìng）

通信距离最远的（de）是海平面及陆地（dì）无障碍的（de）平（píng）直（zhí）开阔地，这也是通常用（yòng）来评（píng）估无（wú）线通信设备（bèi）的（de）通信距离时使用的地理条件。其次是郊区农（nóng）村、丘陵、河（hé）床等半障碍、半开阔（kuò）环境（jìng），通信距离最近的是城（chéng）市（shì）楼群中或（huò）群山中，总之，障碍（ài）物越密集，对无线（xiàn）通信（xìn）距离（lí）的影响就越大（dà），特别是金属物体的影（yǐng）响最（zuì）大。

根据路（lù）径损耗公式:

Ld=32.4+20logf+20logdf=MHZd=Km可知信号每损（sǔn）耗6dB，通（tōng）讯（xùn）距离就会减少一半!另一个因素就是多路径影（yǐng）响，所以（yǐ）如果无线模（mó）块附近的障（zhàng）碍物较多时也会影响通讯的距离（lí）和可靠性。

2、电（diàn）磁环（huán）境

直流电机、高压电网、开关电源、电焊机、高频电（diàn）子（zǐ）设备（bèi）、电脑、单片（piàn）机等设备对无线通信（xìn）设备（bèi）的通信距离均（jun1）有不同程度的影响。

3、气侯条件

空气干燥时通信距离较远，空气潮湿（特别是雨、雪天气）通信距（jù）离（lí）较近，在（zài）产（chǎn）品容许的环境工作温（wēn）度范（fàn）围内，温度（dù）升高会导致发（fā）射功（gōng）率减小及接收（shōu）灵敏度（dù）降低，从而减小了通信距离。

4、发射机（jī）的射频输（shū）出功率

发射（shè）功率（lǜ）越大，通信距离越大；从理论上说（shuō）发（fā）射功率可无限制地增加，但实际上由于受（shòu）成本或技规的限制，发射机的输出功率也（yě）是有限的。

5、接收（shōu）机的（de）接收灵敏度

接（jiē）收灵敏度反映了接收（shōu）机捕捉（zhuō）微弱信号的功能，接收灵（líng）敏度越（yuè）高，通信距离（lí）也（yě）越远。但由于（yú）受自然界电磁噪声及工业（yè）污染（rǎn）、电子元（yuán）器件固有噪声的影响，-123dBm（即0.158uv）通（tōng）常被认（rèn）为（wéi）是现代无线电通信中纯硬件实现（xiàn）的接收（shōu）灵敏度（dù）的极限值，很难（nán）突破，即使加上软件纠错（cuò）也只能再改善1-3dB，如果通信（xìn）系统的接（jiē）收灵敏度已接近这一极限值就已无（wú）潜力可挖了，要提（tí）高通信距离只能从（cóng）其它方面着手了。EMTECH(XEMICS)的（de）XE1203在1.2kbps的通讯速率（lǜ）下接收灵敏度可达-114------116dBm，XE1205在1.2kbps的通讯（xùn）速率下接（jiē）收灵敏度可达-120-------121dBm(注（zhù）:此灵敏度下通讯的误码率为0.1%)。

6、系统抗干扰能力

实（shí）际（jì）的通信环（huán）境总是存（cún）在（zài）着各种干扰（rǎo）源，在同（tóng）样的发射功率和（hé）同样的接收灵敏度的前提下，系统的抗干（gàn）扰能力越强，实际通信距离也（yě）越远。许（xǔ）多高频（pín）工程师都有这样的体会：在实验室（屏蔽网房）内测试，调（diào）幅机与（yǔ）调（diào）频机的发射功率和接收灵敏度都相同（tóng），但在实际环境中测试（shì）时（shí），调频机的通信距离往往是（shì）调幅机的（de）若干倍（bèi），甚至调幅机根本就不能工作，而调频机（jī）仍能有较远（yuǎn）的通信距（jù）离（lí），原因是调频机的抗干扰能力要（yào）比调幅机强得多。而影响无线通信系统抗干扰能（néng）力的因素也很（hěn）多，主要与调制/解调方式（shì），工作带宽（kuān），电（diàn）路设（shè）计PCB板布局和退耦及屏蔽措施是否得当（dāng）有关，一般而言，调频（pín）系统的抗干扰能力优于调幅系（xì）统（tǒng），而窄带系统的抗干扰能力（lì）优（yōu）于宽（kuān）带系统。因此，带宽越窄，抗干扰能力就越强（qiáng），在同（tóng）一（yī）发（fā）射功率和接收灵敏度条件下（xià），通信距离也越（yuè）远。XE1203的通讯带宽最小为（wéi）200KHZ，XE1205的最小带宽（kuān）可达7KHZ.另SEMTECH(XEMICS)公（gōng）司的（de）RFIC都是基于零中频结构的设计，这样不仅能省去昂贵的IF滤波（bō）器，而且（qiě）有（yǒu）更（gèng）好（hǎo）的抗干扰特（tè）性（xìng）。

7、软件纠错

具有（yǒu）软（ruǎn）件纠错（cuò）的系统，其通信距离也比无软件纠错的系（xì）统远；软件（jiàn）纠错能改善接收灵敏度1-3dB，但会（huì）产生一（yī）定的延时，在实（shí）时性（xìng）要求（qiú）很（hěn）高的（de）系统中也要考（kǎo）虑这（zhè）一因素（sù）的影（yǐng）响。

8、天线类（lèi）型及其（qí）增益

天线的增益越高，通信（xìn）距离也越远。当发射机（jī）采用高（gāo）增益的定（dìng）向天（tiān）线时，能显著提高通信方向上的功率密度（场（chǎng）强（qiáng）），而接（jiē）收（shōu）机采用高（gāo）增（zēng）益定向天线（xiàn）时能显著改善信号/噪声比，并提高（gāo）接（jiē）收场强，从（cóng）而大（dà）幅度提高通信距离。目（mù）前适合ISM/SRD免证（zhèng）使用（yòng）频段的无线通信（xìn）设（shè）备使用的天线有以下几（jǐ）种：

鞭状天线（xiàn）（螺旋（xuán）天线、拉杆天线）：增（zēng）益0~3.5dB，适合便携式移动手持机（jī）使用（yòng）。

中增（zēng）益吸盘天线：增（zēng）益5.5~7dB，适合固（gù）定机（jī）及车载（zǎi）机使（shǐ）用（yòng）。

高（gāo）增益全向天线：增（zēng）益8.5~10dB，需室外安装，适合（hé）于（yú）固（gù）定机组网（wǎng）用。

高（gāo）增益定向（xiàng）天（tiān）线：增益10~12dB，需室外（wài）安装，适合（hé）于远距离（lí）固定机用（yòng）。

需要说明的（de）一点是:增益越高的天（tiān）线（xiàn）其几何（hé）尺（chǐ）寸也越大（dà），特别是高增益（yì）的（de）定向或全向天线（xiàn）要（yào）求室外安装才能（néng）发挥其最（zuì）佳效率（lǜ），所以选项购天线是也（yě）要考虑使用（yòng）及（jí）安装（zhuāng）是否方便。

9、天线有效高度

在各（gè）种条（tiáo）件（jiàn）相同（tóng）的（de）前提下，天（tiān）线距离地平面的高度越（yuè）高，通信距离越远，特别是在城市环（huán）境下，提（tí）高天线的高度比（bǐ）增大发射功率对（duì）通信距离的影响要大得多。

二、无线测（cè）控通信距离的估算

从上面的分析可（kě）知：很多因素都会（huì）影响无线（xiàn）通信设备的通信距离，而其（qí）中（zhōng）的地（dì）理环境、电磁环境、气（qì）侯（hóu）条件对（duì）无（wú）线通（tōng）信距离的影响是（shì）由用（yòng）户的（de）使用条件决定的，难以改变，也很难用一个数学表达式描（miáo）述出来，只有那（nà）些（xiē）能量化的（de）因素才能用一个（gè）数学表（biǎo）达（dá）式描述。对于工作频（pín）率范围在300MHZ~3GHZ之间的无线通信（xìn）设（shè）备，在视距范围（又称自由空（kōng）间）内，已知（zhī）发射功率P（W）、接收灵敏度E（uv）、发射（shè）天线R的有效高度Ht(m)及接（jiē）收天线有效（xiào）高度Hr（m）、发射天线增益Gt及接收天（tiān）线（xiàn）增益Gr（单位均为（wéi）倍，而不是dB）、载频波长（zhǎng）（m），则通信距离d（m）可由下：

设（shè）发射功率为P（W），发（fā）射（shè）天（tiān）线及接收天线增益（yì）分别为Gt和Gr（单（dān）位均为倍），发射天（tiān）线（xiàn）及（jí）接收天线（xiàn）的有效（xiào）高度分别为ht和hr（单位均为米），发（fā）射（shè）机与接（jiē）收机之间的距离为d（m），射（shè）频信号波长为λ（m），提（tí）高发（fā）射（shè）及接收天（tiān）线的有效高度对信号台场强的提（tí）高影响最显著。对于（yú）XE1203模（mó）块，工作在1.2KBps的（de）条件时接收灵敏度为（wéi）-115dBm，代入上式可（kě）计算（suàn）得（dé）在开阔地的通信距离约为10Km左右，但调试良好的XE203模块（kuài）在（zài）上述条（tiáo）件（jiàn）下的实测（cè）距（jù）离为600—1000m，约为理论值的（de）6%-10%左右。

为什么实际（jì）距（jù）离与理论值之间会有这么大的差距呢？

原（yuán）因（yīn）有三个方面：首先是公式中的（de）结果是一（yī）个纯（chún）理论（lùn）值，只考虑了电磁波在自由空间中传（chuán）播过程中随着（zhe）距离的增加，能量扩散到（dào）更大（dà）空间后能量密度减小后导（dǎo）致信号场强减小的结果，而没有考虑空（kōng）气（qì）及地面等（děng）介质对电（diàn）磁波吸（xī）收、衰减（jiǎn）的影响（xiǎng）；其次是没有考虑发（fā）射天（tiān）线的发射效率和（hé）接收天线（xiàn）的接收效率（理（lǐ）论上可以做到100%但实际上（shàng）达不到）的影响，最后是也没有（yǒu）考虑（lǜ）各种电磁干扰（rǎo）及接收机的抗干扰能力（lì）的影（yǐng）响（xiǎng），从而导致了实（shí）际结（jié）果与理论计（jì）算值有（yǒu）较大的误差。实（shí）际的通信（xìn）环境中总是存在着各种各样的干（gàn）扰（rǎo）源，有时虽然接（jiē）收天线（xiàn）上感（gǎn）应到的（de）信号强度远（yuǎn）高（gāo）于接收（shōu）灵敏度，但是当接收机所处环境的（de）电磁干（gàn）扰较大时，有用信号（hào）仍被淹没有干扰（rǎo）信号（hào）中，而接收（shōu）机（jī）又不能有效抑制干扰，同样不能（néng）进行（háng）有效的无线电通（tōng）信（xìn），如（rú）果接收机的抗（kàng）干扰（rǎo）能（néng）力很强，这种影响就比较小。在发射功率和接（jiē）收（shōu）灵敏度（dù）都相同的前提下，系统的抗干（gàn）扰能力越强（qiáng），实际通信距离也（yě）就越远。

许多高频工（gōng）程（chéng）师都有（yǒu）这样的体会：在实验室（屏（píng）蔽网房）内测试，调（diào）幅（fú）系统与调频系统的（de）发射功率和接收灵（líng）敏度都相同时，在实际环境中（zhōng）测试时，调频（pín）系统的（de）通信距离往（wǎng）往是调幅系统的若（ruò）干倍，特别是当环境干扰严重时，调幅（fú）系统（tǒng）根本（běn）就不能（néng）通（tōng）信（xìn），而调频（pín）系统仍能保持（chí）较远的通信距离，原因是（shì）调（diào）频系统的（de）抗干扰能（néng）力（lì）要比调幅系统强得（dé）多。相对（duì）而言，调频（pín）系统的抗干扰能力优于调幅（fú）系统（tǒng），而窄带系统的抗干扰能力优于宽带系统，因（yīn）此，在发射功率及接收灵（líng）敏（mǐn）度（dù）相同的前提下（xià），带宽越（yuè）窄，通信距离也越远。

通过上述（shù）分析，我们可以得出（chū）这样的结论（lùn）：在实际通（tōng）信（xìn）环境中，微功率无线通信系统的通（tōng）信距离主要取决于系统（tǒng）的（de）抗干扰（rǎo）能力。

三、提（tí）高测控通信（xìn）距离的措施

当地理环境（jìng）和（hé）电磁环境一定（dìng）时，为了保（bǎo）证无线（xiàn）通信的稳定和可（kě）靠，并充（chōng）分挖掘低电压微功率无线通（tōng）信设（shè）备的潜（qián）力，又要做到（dào）经济（jì）实用，在（zài）工程设计（jì）中可考（kǎo）虑（lǜ）以下（xià）措施：

1、尽（jìn）可能提高天线的有效高度

从计（jì）算通信距离的公式中可以看出，通（tōng）信距离与收/发（fā）天（tiān）线有效高度（dù）之积的平方（fāng）根成正（zhèng）比，提高天线的（de）有效高（gāo）度能显（xiǎn）著扩（kuò）大（dà）通（tōng）信距离，特别是在城市环境中，将天线设在楼顶（dǐng）时能避开很多障碍并远离干扰源（yuán），从（cóng）而（ér）扩大通信范围。

2、采用高增益天线

天线是无源（yuán）器件（jiàn），其（qí）本身不（bú）能（néng）放大信号，但高（gāo）增益（yì）天线能显著提高通信方（fāng）向上的能量密（mì）度，提高信（xìn）号/噪声比，从而扩大（dà）通信范围，其作用就与手（shǒu）电筒或是探照灯上的聚（jù）光镜相似。但高增益天线的成（chéng）本（běn）较高，几何尺寸及重量都比（bǐ）较（jiào）大，只适合于固定安装（zhuāng）使用。因此，在一定对多点（diǎn）或多点对一点的无（wú）线通信组网（wǎng）中（zhōng）可考虑主机用高（gāo）增益的全向天线，分机则根据距主机（jī）距离的不同选用不同（tóng）增益的天线（xiàn），对（duì）于固定安（ān）装（zhuāng）并（bìng）且距离主机特别远的分机还可选用高增益（yì）的定向天（tiān）线，而距离主机（jī）较近（jìn）的分（fèn）机可选用低成本的普通鞭状天线，以降（jiàng）低（dī）系统成本。发（fā）射机采（cǎi）用高增益定向天线可显著提高通信方向上的信号（hào）强（qiáng）度，而接收机采用高增益定向天线可显著（zhe）提高通信方向上的接收（shōu）信（xìn）号（hào）场强和信号/噪声之比，从而大幅（fú）度地扩（kuò）大（dà）通信距离，但只（zhī）适合（hé）于同（tóng）一个方向上（shàng）的通信（xìn），并且成本也较高，天线的几何尺寸大，重量也较重（chóng），只（zhī）适（shì）合于（yú）固（gù）定安装使用。

3、尽量缩短射频电缆的长度

用于（yú）连接（jiē）无线通信机（jī）与室外天线的射（shè）频同轴电缆对射频信号也有一定的（de）损耗，例如（rú）：50-3型电缆的损耗为0.2dB/m，50-7型（xíng）电缆的损耗为（wéi）0.1dB/m，50-9型电（diàn）缆（lǎn）的损耗为0.07dB/m，电缆（lǎn）越长（zhǎng），损耗就越大，对所传输的（de）射频信号的损耗（hào）的增大（dà）又会导致通信（xìn）距离的下降，所以必要（yào）时可将（jiāng）射频组件直（zhí）接装在室外天（tiān）线的底部，而射频组（zǔ）件与用户系统（tǒng）间的连线则采用多芯（xīn）屏（píng）蔽电缆（lǎn）连接。

4、尽（jìn）量（liàng）远离（lí）各（gè）种干扰源

距干扰源越近，信号（hào）/噪声比就越低，也（yě）会导（dǎo）致通信（xìn）距离下降。必要时可分（fèn）别（bié）对数传（chuán）模块和（hé）会产生电（diàn）磁（cí）干扰的部件采取屏蔽措施，并用特性阻抗（kàng）为50Ω的射频同（tóng）轴电缆将天线引到远离（lí）干扰（rǎo）源的地方，同时（shí）与射频组件相连的电源线、信号（hào）线也采用（yòng）屏蔽电缆，并（bìng）增加必要的滤波（bō）网络，以（yǐ）最大降（jiàng）度地抑制干扰，充（chōng）分发挥接收机（jī）高灵敏度的优势。

5、优（yōu）先采（cǎi）用抗干扰能（néng）力强（qiáng）的无线（xiàn）通信产品（pǐn）

当（dāng）无线（xiàn）通（tōng）信接收机（jī）处在电磁干扰（rǎo）较大的（de）环境中工作时，如果抗干扰能力跟不上，接收灵敏（mǐn）度高（gāo）将变得毫无意义，此时应优先采（cǎi）用抗干扰（rǎo）能力较强的（de）产品（pǐn），如果是数字通信系（xì）统（tǒng）还（hái）应优（yōu）先采（cǎi）用有（yǒu）软件纠错功（gōng）能的产品。

6、防雷、防水（shuǐ）、防（fáng）潮

对于采用室外天线的系统（tǒng），必须采取避雷、防雷措施，如加装避（bì）雷针、避雷器，同时，对于（yú）露天架空的供电电源线、信号传输线也要采（cǎi）取避（bì）雷防雷措施，以防雷电从电缆串入机器（qì）。对（duì）于露天安装的射频组件（jiàn）还应采取（qǔ）防水措施，以（yǐ）防下雨时雨水进入机器，如果设备（bèi）不是长期通电或（huò）不经常使用，而空气（qì）又比（bǐ）较潮湿（shī），则还（hái）应采取防潮措施，例如在机壳（ké）内适（shì）当地（dì）方放置并定期（qī）更换干燥剂，总之，要防止机器进（jìn）水和受（shòu）潮，以免电路组件发霉、生锈而失效。

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