无（wú）线测控通信距离（lí）的主要（yào）性（xìng）能指标有四个：

一、是发射（shè）机的（de）射频输（shū）出（chū）功率（lǜ），

二、是接收（shōu）机的接收灵敏度，

三、是系统的抗干扰（rǎo）能力，

四、是发射/接收天线的类型及（jí）增益。

而在这四个主要指标中，各国电磁（cí）兼容性标准（如北美的FCC、欧洲的EN规范（fàn））均只限（xiàn）制发射功率，只要（yào）对（duì）接（jiē）收灵敏（mǐn）度及系统（tǒng）的抗干扰能力两项指（zhǐ）标（biāo）进行优化，即（jí）可在（zài）符（fú）合（hé）FCC或CE标准的前（qián）提下（xià）扩大系统的通信距离。

一（yī）、影响无（wú）线测控通信距离的（de）因素

1、地理环境

通信距离最远的是海平面及（jí）陆地无障碍的平（píng）直（zhí）开阔地，这也（yě）是（shì）通常用（yòng）来评估无（wú）线通信设备的通信（xìn）距离时使用的地理（lǐ）条（tiáo）件。其次是郊区农村、丘陵、河床等半障碍、半开阔环境，通（tōng）信距离最近的是城市楼群中（zhōng）或群山中（zhōng），总之，障碍物越密集（jí），对无线通信距离（lí）的影响就越大（dà），特别（bié）是金属物体（tǐ）的影（yǐng）响最大（dà）。

根据路（lù）径（jìng）损（sǔn）耗公式:

Ld=32.4+20logf+20logdf=MHZd=Km可知信号每损耗6dB，通讯距离就会减少（shǎo）一半!另一个因（yīn）素就是多路径影响，所以如果无线模块（kuài）附（fù）近的（de）障碍物较多时也会影响通讯的距离（lí）和可靠性。

2、电磁（cí）环境

直流电机、高压电网、开关电源、电焊（hàn）机、高频电（diàn）子设备、电脑、单片机等设备（bèi）对无线通（tōng）信（xìn）设备的通信距离均有（yǒu）不（bú）同程度（dù）的影响。

3、气侯条件

空气干燥时通（tōng）信（xìn）距离较远，空气潮湿（特（tè）别是雨、雪天气）通信（xìn）距离（lí）较（jiào）近，在产品容许的环境工作温（wēn）度范（fàn）围内（nèi），温（wēn）度（dù）升高会导（dǎo）致发射功率（lǜ）减小及接收灵敏（mǐn）度降（jiàng）低，从（cóng）而（ér）减小了通信距离（lí）。

4、发射机（jī）的射（shè）频输出功率

发射功率越大（dà），通信距离越大（dà）；从（cóng）理论上说发射功率可无限制地（dì）增加（jiā），但（dàn）实际上由于（yú）受成本或技规的限（xiàn）制，发射机的输出功率也是有限的。

5、接收机的接（jiē）收灵敏度（dù）

接收灵敏度反映了接（jiē）收机捕捉微弱信号的功能（néng），接收灵敏度越高，通（tōng）信距离也（yě）越（yuè）远。但（dàn）由于（yú）受自（zì）然界电磁噪声及工业污染、电子元器（qì）件固有（yǒu）噪声（shēng）的影响，-123dBm（即（jí）0.158uv）通（tōng）常被认为是（shì）现代无线电通信（xìn）中纯硬件实现的接收灵敏度的极限值（zhí），很（hěn）难突破，即使加上软件纠错也只（zhī）能（néng）再改善1-3dB，如果通信系统（tǒng）的接（jiē）收灵敏度已接近这一极限值就已无潜力可挖了，要提高（gāo）通信距离只能（néng）从其它方面着手了。EMTECH(XEMICS)的XE1203在（zài）1.2kbps的通讯（xùn）速率下接收灵敏度可达-114------116dBm，XE1205在1.2kbps的通（tōng）讯速率（lǜ）下接收灵敏度可达-120-------121dBm(注（zhù）:此灵敏度下通讯（xùn）的误码率为0.1%)。

6、系统抗干扰能力（lì）

实（shí）际（jì）的通信环境总是存在着各种干扰源（yuán），在同样的发（fā）射功率和同（tóng）样的接收灵敏度的前提下，系统的抗干扰能力越（yuè）强，实际通信距（jù）离也越远。许多（duō）高频（pín）工程（chéng）师都（dōu）有这样的体会（huì）：在实（shí）验室（屏蔽网（wǎng）房）内测试，调幅机与调频（pín）机的发射功（gōng）率和接收灵敏度都相同，但在实（shí）际环境中（zhōng）测（cè）试时，调频机（jī）的通信（xìn）距离往往是调幅机的若干倍，甚至调幅机根（gēn）本就不能工作，而（ér）调（diào）频（pín）机仍能有较远（yuǎn）的通信距离，原因是调频（pín）机的（de）抗干扰能力要比调幅（fú）机强得（dé）多。而影响无线通信系统抗干扰（rǎo）能力的因素也很多，主要与（yǔ）调（diào）制/解调方式，工作（zuò）带宽，电路设计PCB板布局和退耦及（jí）屏（píng）蔽措施是否得当有（yǒu）关，一般而言，调频系统的抗干（gàn）扰能力优于调幅（fú）系统，而窄带系（xì）统的抗（kàng）干扰能力优于（yú）宽带系统。因此，带宽越窄，抗（kàng）干（gàn）扰能（néng）力就越强，在（zài）同（tóng）一发射功率和（hé）接收灵敏度条件下，通信距离也（yě）越远。XE1203的通讯带宽最小为200KHZ，XE1205的（de）最（zuì）小带宽可（kě）达7KHZ.另SEMTECH(XEMICS)公司（sī）的（de）RFIC都是基于零（líng）中频（pín）结构的（de）设计，这样不仅能省去昂贵的IF滤波器，而（ér）且有（yǒu）更好的抗干（gàn）扰特（tè）性。

7、软（ruǎn）件纠错（cuò）

具有软（ruǎn）件纠错的（de）系统，其通（tōng）信距离也（yě）比无软件（jiàn）纠错的系统远；软件纠错能改善（shàn）接收灵敏（mǐn）度1-3dB，但会产生一定的延时，在实时性要（yào）求很高的系（xì）统中也要考虑这一因素的影响。

8、天（tiān）线类型及其（qí）增益

天线的增（zēng）益越（yuè）高，通信距（jù）离也（yě）越远。当发射机采用高增益的定向天线时，能显著提高通信（xìn）方（fāng）向（xiàng）上的功（gōng）率密度（场（chǎng）强），而接收机采用高增益定向天线时（shí）能显著改善信号/噪声比（bǐ），并提高接（jiē）收（shōu）场强，从而大幅（fú）度提（tí）高（gāo）通信距离（lí）。目前适合ISM/SRD免证使（shǐ）用频（pín）段的无线通（tōng）信设备使用的天线有（yǒu）以下几种：

鞭（biān）状（zhuàng）天线（螺旋（xuán）天（tiān）线、拉杆天（tiān）线）：增益0~3.5dB，适合便携式移动手持（chí）机使用。

中增（zēng）益吸盘天线：增益5.5~7dB，适合固定机及车（chē）载（zǎi）机使用。

高增益全向天线：增益8.5~10dB，需室外安（ān）装（zhuāng），适（shì）合于固定机组网用。

高增益定向（xiàng）天线：增益10~12dB，需（xū）室外安装（zhuāng），适合于远距离固定机（jī）用。

需要说明（míng）的一点（diǎn）是:增益（yì）越高的天线其（qí）几何尺（chǐ）寸也越大，特别是（shì）高增益的定向或全向天线要求（qiú）室外安装才能（néng）发挥其最佳（jiā）效率（lǜ），所以选项购天（tiān）线是也要考虑使（shǐ）用及（jí）安装是否方便。

9、天（tiān）线有效高度

在各种条件相同（tóng）的前提下，天（tiān）线距离地平面的高度（dù）越（yuè）高，通信距离越（yuè）远，特别（bié）是在城市环境下，提高天线的高度比增大发射（shè）功率（lǜ）对通信距离的影响要大（dà）得多（duō）。

二、无线测控通信距离的估（gū）算

从上面的分析可知：很多因素都会影响无线（xiàn）通信设备（bèi）的通信（xìn）距离，而其中的地理环境、电（diàn）磁环（huán）境、气侯条件对无线通信距离的影响是由用户的使用条件决定的，难（nán）以改变，也很难用一个数学表（biǎo）达式描（miáo）述出来，只（zhī）有（yǒu）那些能量化的因素才能用一（yī）个数学表（biǎo）达（dá）式描述。对于工作（zuò）频率范围（wéi）在300MHZ~3GHZ之间的无线通信（xìn）设（shè）备，在视距范围（又称自由空间）内，已知发（fā）射（shè）功率P（W）、接（jiē）收灵（líng）敏度E（uv）、发射天线R的有效高度Ht(m)及（jí）接收天线有效（xiào）高度（dù）Hr（m）、发（fā）射天线（xiàn）增益Gt及接收天（tiān）线增益Gr（单位（wèi）均为倍，而不是dB）、载频波长（m），则通信（xìn）距离d（m）可由下：

设发射功（gōng）率为P（W），发射天线及接收天线增益分别为Gt和Gr（单位（wèi）均（jun1）为倍），发射天线及接收天线的有效（xiào）高（gāo）度分（fèn）别为ht和hr（单（dān）位均为米），发射机与接收机之间（jiān）的距离为d（m），射频信号波长为λ（m），提高发射（shè）及接收天（tiān）线的有（yǒu）效高度对（duì）信号台场强的提高影响（xiǎng）最（zuì）显著。对于XE1203模块，工作在（zài）1.2KBps的条件（jiàn）时（shí）接收灵敏度为-115dBm，代入上式可（kě）计算得在开阔（kuò）地的通信距离约为10Km左（zuǒ）右（yòu），但调试良好的XE203模块（kuài）在上述条件下的实测距离为600—1000m，约为理（lǐ）论值的6%-10%左（zuǒ）右。

为（wéi）什么实际（jì）距离与理论值之间会有这么大的（de）差距呢？

原因有三个方面：首先是公（gōng）式（shì）中的结果是一个纯理论值，只考虑了电磁波（bō）在自由空间中传播过程中随着距离的（de）增加，能量扩散到更大（dà）空间后（hòu）能（néng）量密度（dù）减小后导致信号（hào）场强减（jiǎn）小的结果，而没（méi）有考虑空气及地面等（děng）介质对电（diàn）磁波（bō）吸收、衰减的影响；其次是没有考虑发射天线的发射效率和（hé）接收天（tiān）线的接收效率（理论上可以做到100%但实际上达不到）的（de）影响，最后是也没有考虑各种电磁干扰及接收机的抗干扰能力的影响，从而导致（zhì）了实（shí）际结果与（yǔ）理论计算值有（yǒu）较大（dà）的误差。实际的通信环境中总（zǒng）是存在着（zhe）各种各样的干扰源，有（yǒu）时虽（suī）然接收天线（xiàn）上（shàng）感应到的信号强度远高于（yú）接收（shōu）灵敏（mǐn）度，但是当接收机所处环（huán）境的电（diàn）磁干扰较大（dà）时（shí），有用信号仍（réng）被淹没有干扰信号中，而（ér）接收（shōu）机又不能有（yǒu）效抑制干（gàn）扰，同（tóng）样不（bú）能进行有效的（de）无线（xiàn）电通信（xìn），如果接收机的（de）抗干扰（rǎo）能力很（hěn）强，这种影（yǐng）响（xiǎng）就比（bǐ）较小。在发（fā）射功率（lǜ）和接（jiē）收灵（líng）敏度（dù）都相同的前提下（xià），系统的（de）抗干扰（rǎo）能力越（yuè）强，实际通（tōng）信距离也就越远。

许（xǔ）多高频工程师都有这样的（de）体会：在（zài）实验室（屏（píng）蔽网（wǎng）房）内测试，调幅（fú）系统与调频系统（tǒng）的发射（shè）功（gōng）率和接收灵敏度都（dōu）相（xiàng）同（tóng）时，在（zài）实际环（huán）境中测试时，调频系统（tǒng）的通（tōng）信距（jù）离往（wǎng）往是（shì）调（diào）幅（fú）系统的若干倍，特别是（shì）当环境干扰（rǎo）严重时（shí），调幅系统根（gēn）本（běn）就不能通信（xìn），而调频系统（tǒng）仍能保持较远的通信距离，原因（yīn）是调频系统的（de）抗干扰能力要比调幅系统强得多。相对（duì）而言，调频系统（tǒng）的抗干扰能力优于调幅系统（tǒng），而（ér）窄带（dài）系统的抗干扰能（néng）力优于宽带系统，因此，在发（fā）射（shè）功率及（jí）接收灵（líng）敏度相同的前提下，带宽越窄，通信距（jù）离也越远。

通过上述分析，我们可以得出这样的结论（lùn）：在实际通信环（huán）境中，微功率无（wú）线通信系（xì）统的通（tōng）信距（jù）离主（zhǔ）要取决于（yú）系（xì）统（tǒng）的（de）抗（kàng）干扰能力。

三、提高测控通（tōng）信距离的措（cuò）施

当地理环境和电磁环境一定时，为（wéi）了保证无（wú）线通信（xìn）的稳定和可靠，并充分挖掘低（dī）电压微功率无线通信设备的潜力，又要做到经（jīng）济实用，在工程设计（jì）中可考虑以下措施：

1、尽可能提（tí）高（gāo）天线的有效高度

从计算通信距（jù）离的公（gōng）式中（zhōng）可以看出，通信距离（lí）与收/发天线有效高（gāo）度之积的平（píng）方根成正比，提（tí）高天线的有效高（gāo）度能显著扩大通信（xìn）距离，特别是在城市（shì）环境中，将（jiāng）天（tiān）线设在楼顶时能避开很多障碍（ài）并远离干扰源，从而（ér）扩（kuò）大通信范（fàn）围。

2、采用高增益天线

天线（xiàn）是无（wú）源器（qì）件，其本身不能放大信（xìn）号，但高增益天线（xiàn）能显著提高通信方向上的能量密度，提高信号/噪声比，从而扩大通信范围（wéi），其（qí）作用（yòng）就与手（shǒu）电筒或（huò）是探（tàn）照（zhào）灯上的聚（jù）光（guāng）镜相似。但高增益天线的成本较高，几（jǐ）何尺寸（cùn）及重量都比较大（dà），只适合于（yú）固定安装使用。因此，在一定对多点或多（duō）点对一（yī）点的无线通信组（zǔ）网（wǎng）中可考虑主机用高增（zēng）益（yì）的全（quán）向天线，分机（jī）则根据距主机距离的不同选用不同（tóng）增益的天线（xiàn），对于固定安装并且距离主机特别远（yuǎn）的分（fèn）机还（hái）可选（xuǎn）用高增益的定（dìng）向天线，而距（jù）离（lí）主机较近的分机可选（xuǎn）用低成本的（de）普（pǔ）通鞭状（zhuàng）天线，以降低系统成本。发射机（jī）采用高增益定（dìng）向天（tiān）线可显著（zhe）提高通信方向上的信号强度，而接收（shōu）机采用高（gāo）增益定向天线可显著提（tí）高通信方向上（shàng）的接收信号场强（qiáng）和信（xìn）号/噪声之比（bǐ），从而大幅度（dù）地扩大通信距离，但只适合于同一个方向（xiàng）上（shàng）的通（tōng）信，并（bìng）且（qiě）成本也较高，天线的（de）几何尺寸大（dà），重（chóng）量也较重，只适合于固（gù）定（dìng）安（ān）装（zhuāng）使（shǐ）用。

3、尽量缩短射频电缆（lǎn）的长（zhǎng）度

用于（yú）连接无（wú）线通信机与室外（wài）天线（xiàn）的射频同轴电缆对射（shè）频信号也有一定的损（sǔn）耗，例如：50-3型电（diàn）缆的损耗为0.2dB/m，50-7型（xíng）电缆的损耗为0.1dB/m，50-9型电缆的损耗为0.07dB/m，电缆越长（zhǎng），损耗就越（yuè）大，对所传（chuán）输的射频信号的损耗的增大又会导致通信距（jù）离的下降，所以必要时可将射频（pín）组（zǔ）件（jiàn）直接装在室外天线的底部，而射频组（zǔ）件（jiàn）与用户系统间的连线则采用多芯屏蔽电缆连接。

4、尽量远离各种干扰源

距干扰源越（yuè）近，信号/噪声比就越低，也会导致通信距离下（xià）降。必要时（shí）可分别对（duì）数传（chuán）模块和会（huì）产生电磁干（gàn）扰的部（bù）件采取（qǔ）屏蔽措施，并用（yòng）特性阻抗为50Ω的射频同（tóng）轴电缆将天线引到（dào）远离干扰源的地方（fāng），同时与射频组件相连的电源（yuán）线、信号线也（yě）采用屏蔽电（diàn）缆（lǎn），并（bìng）增加必要的滤波网络，以最大降度地（dì）抑制干扰，充分发挥接收机高灵敏度（dù）的优势。

5、优先（xiān）采用抗干扰（rǎo）能（néng）力强的无线通信（xìn）产（chǎn）品

当无线通信接收机（jī）处在电磁干扰较大（dà）的环境中（zhōng）工作时（shí），如果抗干扰能力跟不上，接收灵（líng）敏度高将变得毫（háo）无意义，此时应优先采用（yòng）抗（kàng）干扰能力（lì）较强的产品，如果是数（shù）字通信系统还应优先采用有软件（jiàn）纠错功能的产品（pǐn）。

6、防雷、防水、防潮

对于采用室（shì）外天线的系统，必须采取避雷、防雷（léi）措（cuò）施，如加装避雷（léi）针、避雷器，同时，对于露天架空的供电电源线、信号传（chuán）输线也（yě）要采取避雷（léi）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（pín）组件还应采取防（fáng）水措施（shī），以防下（xià）雨（yǔ）时（shí）雨水（shuǐ）进入机器，如（rú）果设备不是（shì）长期通电或不经常使（shǐ）用，而空气又比较潮湿（shī），则还应采取防潮措（cuò）施，例如（rú）在机壳内（nèi）适当地方放置并定期更换干燥剂，总之（zhī），要防（fáng）止机器进水和受潮，以免电路组件发霉、生锈而失（shī）效（xiào）。

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