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無線通信究竟無線通信究竟如何傳得更遠?

2022-12-08
來源:電子產品世界

無線通信中,通信距離是繞不開的一個點。那究竟是什么影響了無線通信的距離?怎樣能讓通信距離更遠一點呢?今天我們就用LoRa為例子,介紹從設計端和應用端都有哪些無線通訊距離改善方案。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202212/441365.htm

▌原理介紹

關于無線通信的距離,我們先來認識這三個參數(shù):信號強度、最小接收靈敏度信噪比。

想知道這三個參數(shù)是什么,可以先不用去背它們的定義,我們可以代入人類每天都進行的通信活動--聊天:

● 信號強度就是衡量說話的音量;

● 最小接收靈敏度是衡量能聽到多小的聲音;

● 信噪比則是衡量我們在一個噪聲多大的環(huán)境聊天。

這樣理解后,和人類聊天一樣,如果想隔得更遠也能聊天,你可以:

說話更大聲--增大信號強度;

讓耳朵更靈敏--降低最小接收靈敏度;

減小環(huán)境噪聲--增加信噪比。

▌調整方案

經(jīng)過上面的介紹,“增加通信距離”這個問題已經(jīng)可以來到怎么做的階段了。那具體要怎么做呢?以LoRa通訊為例子,我們一項項來介紹:

1. 增大信號強度從設計上考慮調整,可以配置為更高的發(fā)射功率、或在發(fā)射機加入高頻放大電路。例如致遠電子推出的ZM470SX-MP高功率LoRa方案,通過分立元件搭建出高增益的高頻放大電路,其發(fā)射功率可高達30dBm,比常見的20dBm的信號強度大了10倍。

若不方便加入放大電路,則需在應用上考慮調整,可以選高增益、高效率的天線。合適的天線實際上并不會增大信號強度,但可以將能量更多地輻射到需要的方向上。

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圖1發(fā)射鏈路框圖

除了上述兩種方案,還可以通過引入中繼節(jié)點,讓中繼節(jié)點進行信息轉發(fā)來增加通訊距離。這和找人傳話是一個道理的,如致遠電子推出的ZLGLink協(xié)議就能實現(xiàn)中繼功能。

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圖2 中繼方案示意圖

2. 降低最小接收靈敏度

從設計上考慮調整,可以選用在噪聲系數(shù)更小,增益更高的LNA,讓系統(tǒng)可以接收到更小的信號。例如致遠電子的LoRaWAN模組ZM1302-L正是采用該方法,最終實現(xiàn)最小接收靈敏度低至-142dBm。

3. 增加信噪比

從設計上考慮調整,可以通過器件選型、濾波和屏蔽的方式,如加入濾波器或增加屏蔽罩,以此來減少所受到的噪聲干擾。從應用的角度考慮,則可以通過避開應用頻繁的頻點、分時通信或其他降低噪聲影響的方法,增加信噪比。

















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