无（wú）线（xiàn）测控通信距离的主要性（xìng）能指标有四个：

一、是发射机的射频输出功率，

二、是（shì）接收机（jī）的接收灵敏（mǐn）度，

三、是系统的抗干（gàn）扰能力，

四（sì）、是发射/接收天线（xiàn）的类（lèi）型及增益。

而在这四个主要（yào）指（zhǐ）标中（zhōng），各国电磁兼容（róng）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（yào）对接收灵敏度及系（xì）统的抗干扰能力（lì）两项指标进（jìn）行优化（huà），即可（kě）在符合FCC或CE标（biāo）准的前提（tí）下扩大系统（tǒng）的通（tōng）信距（jù）离。

一、影响（xiǎng）无线测控通信距离的因素

1、地理环（huán）境

通信距离最远的（de）是海平面及（jí）陆地无障碍的平（píng）直开阔（kuò）地，这也是通常（cháng）用来（lái）评（píng）估无（wú）线通信（xìn）设备的通（tōng）信距离时使用的地理（lǐ）条件（jiàn）。其次是郊区农村（cūn）、丘陵、河床等半障（zhàng）碍、半（bàn）开阔（kuò）环境，通信距离最近的是（shì）城市（shì）楼（lóu）群中或群山中，总（zǒng）之，障碍（ài）物越密集，对无线通（tōng）信距离的（de）影响就越大，特（tè）别（bié）是金属物体的影响（xiǎng）最大。

根据路（lù）径损耗公式（shì）:

Ld=32.4+20logf+20logdf=MHZd=Km可知信号每损耗6dB，通（tōng）讯距离就会减少一半（bàn）!另一（yī）个因素就是多路径（jìng）影（yǐng）响，所（suǒ）以如果无线模块（kuài）附近的障（zhàng）碍物较多时也会影响通（tōng）讯的距离和可靠性。

2、电（diàn）磁环境（jìng）

直流（liú）电机（jī）、高（gāo）压电网、开（kāi）关电源、电焊机、高频电（diàn）子设备、电脑、单片机等（děng）设备（bèi）对无线通（tōng）信设（shè）备的通信距离均有不同程（chéng）度（dù）的（de）影响。

3、气侯条件

空气干（gàn）燥时通信距离较远（yuǎn），空（kōng）气（qì）潮湿（特（tè）别是雨、雪（xuě）天（tiān）气）通信距离较近，在产品容许的（de）环境工（gōng）作温度范围内，温度升高（gāo）会导致发（fā）射功率（lǜ）减小（xiǎo）及接收灵敏度（dù）降低，从而减小了通（tōng）信（xìn）距离。

4、发射机（jī）的射频输出（chū）功率（lǜ）

发射（shè）功率越大，通信（xìn）距离越大；从理（lǐ）论上说发（fā）射功率可（kě）无限制地增（zēng）加，但实际上由于（yú）受成本或技规的限制，发射机的输出功（gōng）率也是有限的（de）。

5、接收（shōu）机的（de）接收（shōu）灵敏度（dù）

接收（shōu）灵敏度反映（yìng）了接收机捕捉微弱信号的（de）功能，接收（shōu）灵（líng）敏度越高，通信（xìn）距离也（yě）越远（yuǎn）。但由于受自然界电磁噪声及（jí）工业污染、电子元器（qì）件固（gù）有噪声的影响，-123dBm（即0.158uv）通常被认为是现代无线电通信中纯硬件实（shí）现（xiàn）的接收灵敏度的（de）极限值，很难突破，即使加上软件纠错也只能（néng）再改善1-3dB，如（rú）果通（tōng）信系统（tǒng）的接（jiē）收灵敏度已接（jiē）近（jìn）这（zhè）一极限（xiàn）值就（jiù）已无潜（qián）力可挖了，要提高通信距离（lí）只能（néng）从其它方面（miàn）着手了。EMTECH(XEMICS)的（de）XE1203在1.2kbps的通讯速率下接收灵敏度（dù）可达-114------116dBm，XE1205在1.2kbps的通讯速率下接收灵敏度可达-120-------121dBm(注:此灵敏度下通讯的误（wù）码（mǎ）率为0.1%)。

6、系统抗干扰能力

实际的通信（xìn）环境总是存在（zài）着（zhe）各种干扰源，在同样的发射功率和同（tóng）样的接收灵敏度的前（qián）提下，系统（tǒng）的抗（kàng）干扰能力越强（qiáng），实际通信（xìn）距离也越远。许（xǔ）多高频工程师都有这（zhè）样的体会：在实验（yàn）室（屏蔽（bì）网房）内测试，调幅机与调（diào）频机（jī）的发射功率和接收灵敏度都相同（tóng），但在实际环境中测试时，调频机的通信距（jù）离往往（wǎng）是（shì）调幅机（jī）的若干倍，甚至调幅机根本就不能工（gōng）作，而调频机仍能有较远（yuǎn）的通（tōng）信距离，原因是调频机的抗干扰能力要比调幅机强得多。而影（yǐng）响无线通信系统抗干扰（rǎo）能力的因素（sù）也很多，主要与调（diào）制/解调方（fāng）式，工（gōng）作带宽，电路设计PCB板布（bù）局和退耦及屏蔽措施是否得当有关，一般而言（yán），调频系统的抗干扰（rǎo）能力优于调（diào）幅系统，而（ér）窄带系统的抗干扰能力优于宽带系统。因此（cǐ），带宽越（yuè）窄（zhǎi），抗干扰能（néng）力就越强，在同一发射功率和（hé）接收（shōu）灵敏度条件下，通信距离（lí）也越远。XE1203的通讯带宽最小为（wéi）200KHZ，XE1205的最小带宽（kuān）可达7KHZ.另SEMTECH(XEMICS)公司（sī）的RFIC都是基于零中频结构（gòu）的（de）设计，这样不（bú）仅能省去昂贵的IF滤波器，而且（qiě）有更好的抗干扰特（tè）性。

7、软件纠错

具有（yǒu）软件（jiàn）纠错的系统，其通信距离也比无软（ruǎn）件（jiàn）纠（jiū）错的（de）系统（tǒng）远（yuǎn）；软件纠（jiū）错能改善接收灵敏度1-3dB，但会产生一（yī）定（dìng）的延时（shí），在实时性要求很（hěn）高的系统中也要考虑这一因（yīn）素（sù）的影响。

8、天线（xiàn）类型及其增（zēng）益

天线（xiàn）的增益越高，通信距离也越远。当发射机采用高（gāo）增益的（de）定向天线（xiàn）时，能（néng）显（xiǎn）著提高通信方向上的功率密度（dù）（场强），而接收机采用高增益定向天线时能显（xiǎn）著改善（shàn）信号/噪（zào）声比（bǐ），并提高接收场强，从而大幅度提高通信距离（lí）。目前适合（hé）ISM/SRD免证使用频段的无线（xiàn）通信（xìn）设备使用的（de）天线有以下几种：

鞭状（zhuàng）天（tiān）线（螺旋天（tiān）线、拉杆天（tiān）线）：增益（yì）0~3.5dB，适合便携式移动（dòng）手持机使用。

中（zhōng）增益吸盘天线（xiàn）：增益5.5~7dB，适合固定机及（jí）车载机（jī）使（shǐ）用。

高增益全向天线（xiàn）：增益8.5~10dB，需室外安装，适合于固定机组网用。

高增益定向天线：增益10~12dB，需（xū）室（shì）外安装，适（shì）合于远距离固（gù）定机用。

需要说明（míng）的一点是:增益越（yuè）高（gāo）的天（tiān）线（xiàn）其（qí）几何尺寸也越大，特（tè）别是高增益的定向或全向天线要求室外安装才能发挥（huī）其最佳（jiā）效率，所以选（xuǎn）项购天线（xiàn）是也要（yào）考虑使用及安（ān）装是否方便。

9、天线有效高（gāo）度

在各种条件相同的前提下，天（tiān）线距离地平面的高度越高，通信距（jù）离越远，特别是在城市环境下，提高天（tiān）线的高度比（bǐ）增大发射（shè）功率对通信距离的影响要（yào）大得多。

二（èr）、无线测控（kòng）通信距离的估算（suàn）

从（cóng）上面的分析可知：很多因（yīn）素（sù）都会影响无线通信设备的（de）通（tōng）信距离，而其中的地理环境（jìng）、电磁环境、气侯条件（jiàn）对（duì）无线通信距（jù）离的（de）影响（xiǎng）是由用（yòng）户（hù）的使（shǐ）用条（tiáo）件决定（dìng）的，难以（yǐ）改变，也（yě）很难用一个数学表达式（shì）描述出（chū）来，只有那些（xiē）能量化的因素才能用一（yī）个数学表达式描述。对于工作频率范（fàn）围（wéi）在300MHZ~3GHZ之间的无线通信设备，在视（shì）距范围（wéi）（又称自由空间）内，已知发射功（gōng）率P（W）、接收（shōu）灵敏度（dù）E（uv）、发射天线（xiàn）R的有效高度Ht(m)及接收（shōu）天线有效高（gāo）度（dù）Hr（m）、发射天线增益Gt及接收（shōu）天线增益Gr（单（dān）位均为倍，而不是dB）、载频波（bō）长（m），则通信距（jù）离（lí）d（m）可由（yóu）下：

设发射（shè）功率为（wéi）P（W），发射天（tiān）线及接收天线增（zēng）益分别为Gt和（hé）Gr（单位均为（wéi）倍），发射天线及接收天线的有效高度分别（bié）为（wéi）ht和hr（单位均为米），发（fā）射机与接收机之间（jiān）的距离为d（m），射频信号（hào）波长为λ（m），提高发射及接收天（tiān）线（xiàn）的有效高度对（duì）信号台场强的提高（gāo）影响最显著。对于XE1203模块（kuài），工作在1.2KBps的条件时接收（shōu）灵敏（mǐn）度为-115dBm，代入（rù）上（shàng）式可计算得在开阔地的通信距离约（yuē）为10Km左右，但（dàn）调试良好的XE203模块在上述条件下的实测距（jù）离为600—1000m，约为理论值的6%-10%左（zuǒ）右。

为什么实际距（jù）离与（yǔ）理论值之间会（huì）有这么（me）大的差距呢？

原因有三个方面：首先是公式中的结果是（shì）一个纯理论值，只考（kǎo）虑了电磁波在自由空间中传（chuán）播过程中随着距离的增加，能量（liàng）扩散（sàn）到更大空间后（hòu）能量密（mì）度减小后导致信号场强减小的结（jié）果，而没有考虑空气及地面等介质对电磁波吸收、衰减的影响；其（qí）次是没有考（kǎo）虑发射（shè）天（tiān）线的（de）发射（shè）效率和接收天线的接收（shōu）效率（理论（lùn）上可以做（zuò）到100%但实（shí）际上达（dá）不到（dào））的影响，最后是也没（méi）有考（kǎo）虑各种（zhǒng）电磁干扰及接收机的抗干扰能力的（de）影响，从而（ér）导（dǎo）致了实际结果与（yǔ）理（lǐ）论计算值有较大的误差。实际的通信环境中总是存在（zài）着各种各（gè）样的干扰（rǎo）源，有时虽（suī）然接收天线（xiàn）上感应到的信（xìn）号强度远高于接（jiē）收灵（líng）敏度，但是当接收机所处环境的电磁（cí）干扰较大（dà）时，有用（yòng）信（xìn）号（hào）仍被淹没有干扰信号中，而接收（shōu）机又不能有效抑制干扰，同（tóng）样不能进行有（yǒu）效的无线（xiàn）电通信，如果（guǒ）接（jiē）收机（jī）的（de）抗干（gàn）扰能力很强，这种影响就比（bǐ）较小（xiǎo）。在（zài）发射（shè）功率（lǜ）和接收灵（líng）敏度都相同的前提下，系统的抗干（gàn）扰能力越强（qiáng），实际通信（xìn）距离也就越（yuè）远。

许多高频工程师（shī）都有这样（yàng）的体会：在实（shí）验室（屏（píng）蔽网房（fáng））内测试，调幅（fú）系（xì）统与（yǔ）调频系统的发射功率和接收灵敏度都相同时（shí），在实际（jì）环（huán）境（jìng）中测试时，调频系统的（de）通（tōng）信距离往往是调幅系统的（de）若干倍，特（tè）别（bié）是当环境干扰严重时，调幅系统根本就不能（néng）通信，而调频系统仍能保持较远的通信（xìn）距离，原因（yīn）是（shì）调频系统的（de）抗干（gàn）扰能力（lì）要比调（diào）幅系（xì）统（tǒng）强得多。相对而言，调频系（xì）统的抗干扰（rǎo）能力优于调（diào）幅系统，而窄带（dài）系统的（de）抗干扰（rǎo）能力（lì）优于宽（kuān）带系统，因此，在发射功率及接收灵敏度相同的前提下，带宽（kuān）越窄，通信距离也（yě）越（yuè）远。

通过上述分（fèn）析，我们可以得出这样（yàng）的结论：在（zài）实际通信（xìn）环境中，微功率无线通信系统的通信（xìn）距离主要取决于系统的抗（kàng）干扰能力。

三、提高测控通信距（jù）离的措施

当地（dì）理环境（jìng）和电磁（cí）环境一定时，为了（le）保证无线通信的稳定和可靠，并充分挖掘（jué）低电压微功率无线通信（xìn）设备的潜力，又要（yào）做（zuò）到经济实用，在工程设计（jì）中（zhōng）可考虑以下措施：

1、尽可（kě）能（néng）提（tí）高天线的有（yǒu）效高度

从计算通信（xìn）距离的公式中可以（yǐ）看（kàn）出（chū），通信距离与收/发天（tiān）线（xiàn）有效高度之积的平方根成正比（bǐ），提高（gāo）天线的有效高度能显著扩大通（tōng）信距离，特别是在（zài）城市环境（jìng）中，将天线设在楼顶（dǐng）时能避开（kāi）很（hěn）多障碍并远（yuǎn）离干扰源（yuán），从而扩大通信范围。

2、采用高增益天线

天线是无源器件，其本身不能放（fàng）大信号，但高增益天（tiān）线（xiàn）能（néng）显著提高通信方向（xiàng）上的能（néng）量密度（dù），提（tí）高信号/噪声比，从而扩大通信范（fàn）围，其作用就与手电筒或是（shì）探照灯上的聚光镜相似。但高增益天线（xiàn）的成本较高，几何尺寸及重量都比（bǐ）较大，只适合于固定（dìng）安装使用。因（yīn）此，在一定对多点或（huò）多点对一点的无线通（tōng）信组网中可考虑主机用高增益的全向天线，分（fèn）机则根据距主机距离（lí）的不同选用不同增益的天线（xiàn），对于固定（dìng）安（ān）装并且距离主机特别远的分机还可选（xuǎn）用（yòng）高增益（yì）的定向天（tiān）线（xiàn），而距离主机较近的分机可选用（yòng）低成本（běn）的普（pǔ）通鞭状天线（xiàn），以降（jiàng）低系统成本。发射机采用高增益定向天线可显著提高通信方（fāng）向上的信号强（qiáng）度，而接收机采（cǎi）用高增益定向天（tiān）线可显著提高通信方向上的接收信（xìn）号场强和信号/噪声（shēng）之比，从而大（dà）幅度地扩大通信距离，但只适（shì）合于同一个方向（xiàng）上的通信，并且成本也（yě）较高，天线的几何（hé）尺寸大，重量也（yě）较重（chóng），只适合（hé）于固定安装使用。

3、尽量缩短射频电缆的（de）长度

用于连接无线（xiàn）通信机与室外天线的射频同轴电缆对射频信号也有（yǒu）一定的损耗，例（lì）如：50-3型电（diàn）缆的损耗为0.2dB/m，50-7型（xíng）电（diàn）缆的（de）损耗为0.1dB/m，50-9型电缆（lǎn）的（de）损（sǔn）耗为0.07dB/m，电缆越长，损耗就（jiù）越大，对（duì）所传输的射频信（xìn）号的（de）损耗的增大又会导致（zhì）通（tōng）信距离的下降，所以必要时可将射频组件直接装（zhuāng）在室外天线的底（dǐ）部，而射（shè）频组件与（yǔ）用（yòng）户系统间的连（lián）线则采用多芯屏蔽电缆连接。

4、尽量远离各种干扰（rǎo）源

距干扰源越近，信（xìn）号/噪声比（bǐ）就越（yuè）低，也会导致通信距（jù）离（lí）下降（jiàng）。必要（yào）时可分别（bié）对数传模块和会产生电磁干（gàn）扰（rǎo）的部（bù）件采取屏蔽措施，并用特性阻抗（kàng）为50Ω的射频同轴电缆将天线引到远（yuǎn）离干扰源的地方，同时与射频组件（jiàn）相连的电源线、信号线（xiàn）也（yě）采用屏蔽电缆，并增加必要的滤（lǜ）波网络，以（yǐ）最（zuì）大（dà）降度地抑制干扰，充分发挥接收机（jī）高（gāo）灵（líng）敏度的优势。

5、优先采用抗干扰能力强的（de）无（wú）线（xiàn）通信产品

当无线通信接（jiē）收机处在电磁干扰较大的环境（jìng）中工作时，如（rú）果抗干（gàn）扰能（néng）力跟不（bú）上，接收灵敏度高将（jiāng）变得（dé）毫无意义，此时（shí）应优先采用抗干（gàn）扰能力较强的产品，如果是数字（zì）通信系统（tǒng）还应优先采用有软件（jiàn）纠错功（gōng）能（néng）的产品。

6、防雷、防水、防潮

对于采用室外（wài）天线的系（xì）统，必须采（cǎi）取避雷、防雷措（cuò）施，如（rú）加装（zhuāng）避雷针、避（bì）雷器，同时，对于露天架空的供电电源线、信号传输线也（yě）要采（cǎi）取避雷防雷措施，以防（fáng）雷电从电缆串入（rù）机器。对于露天（tiān）安装的射频（pín）组件还应采取防水（shuǐ）措施（shī），以防下雨时雨水（shuǐ）进（jìn）入机（jī）器，如果设备不是长（zhǎng）期通电或不经常使用，而空气又比较潮湿，则还应采取防潮措施，例（lì）如（rú）在机壳内适（shì）当（dāng）地方放（fàng）置并定期更（gèng）换干燥剂，总之（zhī），要防止机器进水和受潮，以（yǐ）免（miǎn）电路组件发霉、生锈而失效。

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