无线测控（kòng）通信（xìn）距离的主要性能指标（biāo）有（yǒu）四（sì）个：

一、是发射机的射频输出功率（lǜ），

二（èr）、是接（jiē）收机的接收灵敏（mǐn）度，

三、是（shì）系统的抗干扰能力，

四、是发（fā）射（shè）/接收天线的类型及增益。

而在这四个主要（yào）指标中，各国（guó）电磁（cí）兼（jiān）容性标准（如北美的FCC、欧洲的EN规范）均只限制（zhì）发射功（gōng）率，只要（yào）对（duì）接收（shōu）灵敏（mǐn）度及系（xì）统的抗干（gàn）扰能力两项指标进行优化（huà），即可在符合FCC或CE标准的前提下扩大系统的通信距（jù）离。

一、影响（xiǎng）无线测控（kòng）通信距离的因素

1、地理（lǐ）环境

通信距离最远（yuǎn）的是海平面（miàn）及（jí）陆（lù）地无（wú）障碍的平直开阔（kuò）地（dì），这也是（shì）通常用（yòng）来评估无线通信（xìn）设备的通信距（jù）离时使（shǐ）用的地理条件。其（qí）次是郊（jiāo）区农村、丘陵、河床等半障碍（ài）、半（bàn）开阔环境，通（tōng）信距离最近的是城市楼群中或（huò）群山中，总之，障碍物（wù）越密（mì）集，对无线通信距离的影响就越（yuè）大（dà），特别是金属（shǔ）物体的影响（xiǎng）最大。

根（gēn）据路径损耗公（gōng）式:

Ld=32.4+20logf+20logdf=MHZd=Km可（kě）知信号每损耗6dB，通讯距离就会减少一（yī）半!另一个因素就（jiù）是多路径影响，所以如果无线模块附近的（de）障碍物较多时（shí）也（yě）会影响（xiǎng）通（tōng）讯（xùn）的距离和可靠性。

2、电磁环境

直流电（diàn）机、高压电网（wǎng）、开关电（diàn）源、电焊机（jī）、高频电子设备、电脑、单片（piàn）机等（děng）设备对无线通信设备（bèi）的通信距离均有不同程度的影响。

3、气侯条（tiáo）件

空气干燥时（shí）通信距（jù）离（lí）较远（yuǎn），空气潮湿（特别是雨、雪天气）通信（xìn）距离（lí）较（jiào）近，在产品容许的环境工作温度范围内，温度升（shēng）高（gāo）会导致发射功率减小及接收灵敏度降低，从而减（jiǎn）小（xiǎo）了通信距离。

4、发射机的射（shè）频输出功率

发射功率越大，通（tōng）信距离越（yuè）大；从理论上说（shuō）发射功率可无限制地增加，但实际上由于受成本（běn）或（huò）技规的限制，发射（shè）机的输（shū）出功率（lǜ）也（yě）是有限的。

5、接（jiē）收机的接收灵敏度

接收灵敏度反映了接收机捕捉微弱信（xìn）号的功能，接收灵敏度越高，通信距离也越远。但由（yóu）于受自然界电磁噪声及工业污染、电子元（yuán）器件固有噪声的影（yǐng）响，-123dBm（即0.158uv）通（tōng）常被认为是现代无线电（diàn）通信中纯硬件实现（xiàn）的接收（shōu）灵敏度的极限（xiàn）值，很难突破，即使加上软件纠错也只能（néng）再（zài）改善1-3dB，如果（guǒ）通信系（xì）统的接收灵敏度已接近这一极（jí）限值就已无（wú）潜力（lì）可（kě）挖了，要提高通信距离（lí）只能从（cóng）其（qí）它方面着手（shǒu）了。EMTECH(XEMICS)的XE1203在1.2kbps的（de）通（tōng）讯速（sù）率下接收灵敏度可达（dá）-114------116dBm，XE1205在1.2kbps的（de）通（tōng）讯速率下接收灵敏度可达-120-------121dBm(注:此灵敏（mǐn）度下（xià）通（tōng）讯（xùn）的误码率（lǜ）为（wéi）0.1%)。

6、系统抗干（gàn）扰能力

实际的通（tōng）信环境总是存在（zài）着（zhe）各种（zhǒng）干扰（rǎo）源，在同样的（de）发射功率和同（tóng）样的（de）接收灵敏度的前提下（xià），系（xì）统的抗干（gàn）扰能力越强（qiáng），实际（jì）通信距离也越远。许多高频工程师都有（yǒu）这样的体（tǐ）会：在实验室（shì）（屏蔽网房）内测试，调幅机（jī）与调频机的（de）发射功率（lǜ）和接（jiē）收灵敏（mǐn）度都相（xiàng）同，但在实（shí）际（jì）环（huán）境（jìng）中测试时，调频机（jī）的通（tōng）信距离往（wǎng）往是调幅机（jī）的若干倍，甚至调幅机根本就不（bú）能工作（zuò），而调频（pín）机仍能有较远的通信距离，原因（yīn）是调频机的抗干扰能力要比调幅（fú）机强得多。而影响无线通（tōng）信系统抗干扰能力（lì）的（de）因素也很多，主要（yào）与调制/解（jiě）调方式，工作（zuò）带（dài）宽，电路设（shè）计PCB板布局和退（tuì）耦及屏蔽措施是否得当有关，一般（bān）而言，调频系（xì）统的（de）抗干扰能力优于调幅系统，而窄带系统（tǒng）的抗干扰能力（lì）优于宽带系（xì）统。因此，带宽（kuān）越窄（zhǎi），抗（kàng）干（gàn）扰能力（lì）就越（yuè）强，在同一发射（shè）功率和接收灵敏度条件（jiàn）下，通（tōng）信距离（lí）也（yě）越远（yuǎn）。XE1203的通讯带宽最（zuì）小（xiǎo）为200KHZ，XE1205的最小带宽（kuān）可达（dá）7KHZ.另SEMTECH(XEMICS)公（gōng）司（sī）的RFIC都是基（jī）于零中频结（jié）构（gòu）的设计，这样不仅（jǐn）能省去昂贵的IF滤（lǜ）波器，而且有更好（hǎo）的抗干扰特性。

7、软件纠错

具有软（ruǎn）件纠错的系统，其通信距离也比无软件纠错的系统远；软件纠错能改善接收灵敏度1-3dB，但会产生一（yī）定的延时（shí），在（zài）实（shí）时（shí）性要求（qiú）很高的（de）系（xì）统中（zhōng）也（yě）要考虑这一因素的影（yǐng）响。

8、天线类型及其增益

天线的（de）增益越高，通信（xìn）距离也越远。当发射机采用高增益的定向天（tiān）线时，能显著提高（gāo）通信方向上的功率密（mì）度（场（chǎng）强（qiáng）），而接收机采用高增益定向天线时能显著改善信号/噪声比（bǐ），并提高接收场（chǎng）强，从而大幅度提高通信距离。目前适合（hé）ISM/SRD免证使用频段的无线（xiàn）通信（xìn）设（shè）备使用的天线有以（yǐ）下（xià）几种：

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

中增益吸盘天线：增益5.5~7dB，适（shì）合固定机及车载机使用。

高（gāo）增益全向天线：增益8.5~10dB，需室外安装，适合（hé）于固定（dìng）机组网用（yòng）。

高增益定向天（tiān）线：增益10~12dB，需室外安装（zhuāng），适合于远距离固定（dìng）机用。

需要说明的一点是（shì）:增益越高的天线（xiàn）其几何（hé）尺寸也越大，特别是高增益（yì）的定向或全向天线要求室外安装（zhuāng）才能发挥其最（zuì）佳效率，所以选（xuǎn）项（xiàng）购天线是也要考虑（lǜ）使（shǐ）用及安装是否方便。

9、天线有效高度

在各种条件（jiàn）相同的前提下，天线距离地平面的高度越高，通（tōng）信距离越远，特别是在城市（shì）环（huán）境下，提高天线的高（gāo）度比增大（dà）发射功率（lǜ）对通信距离的（de）影响（xiǎng）要大得多。

二、无（wú）线测（cè）控通信（xìn）距离的估算

从上面的（de）分析可（kě）知：很多因素都会影（yǐng）响无线通信设备的通信距离，而其（qí）中（zhōng）的（de）地理环（huán）境、电磁环境、气侯条（tiáo）件对无线通信距离的影响是由用户的使（shǐ）用条件决定的，难以改变，也（yě）很（hěn）难用（yòng）一个数学表达式描述出来，只有那些能量化的因素才能用一（yī）个数学表达式描述。对于工作（zuò）频率（lǜ）范围在300MHZ~3GHZ之间的无线通信设备（bèi），在视距范围（又称（chēng）自由空（kōng）间（jiān））内，已知发射功率P（W）、接收灵敏（mǐn）度（dù）E（uv）、发（fā）射天线R的有效（xiào）高（gāo）度Ht(m)及接收（shōu）天（tiān）线有（yǒu）效高度Hr（m）、发射天线增益Gt及接收天线增益Gr（单（dān）位均（jun1）为倍（bèi），而不是dB）、载频波长（m），则通信距离d（m）可由下：

设发射功率为P（W），发（fā）射（shè）天线及接收天（tiān）线增益分别（bié）为Gt和（hé）Gr（单位均（jun1）为倍），发射天（tiān）线（xiàn）及接收（shōu）天线的（de）有（yǒu）效（xiào）高度分别（bié）为ht和hr（单位均为米），发射机与（yǔ）接收机之间的（de）距（jù）离为（wéi）d（m），射频信号波（bō）长为λ（m），提（tí）高发射及接收（shōu）天线的（de）有效高（gāo）度（dù）对信号台场强的（de）提（tí）高影（yǐng）响最显著。对于XE1203模（mó）块，工作在1.2KBps的条件时（shí）接收灵（líng）敏（mǐn）度为-115dBm，代入上（shàng）式可计算（suàn）得在开阔地的通（tōng）信距离（lí）约（yuē）为10Km左右，但调试（shì）良好的XE203模块在上（shàng）述条件下的实测距离为600—1000m，约为理论值的6%-10%左右（yòu）。

为什么实际距离与理（lǐ）论（lùn）值之间会有这么大（dà）的差距（jù）呢？

原（yuán）因有三个（gè）方面：首先是公（gōng）式（shì）中的结果是一个纯理论值，只考虑了电磁波在（zài）自由空间（jiān）中传播（bō）过程中随着距离的增（zēng）加，能量（liàng）扩散到更大（dà）空间后能量密度减小后导致信号场强（qiáng）减小的结果，而没有考虑空气及（jí）地面等介（jiè）质对电磁波吸收、衰减（jiǎn）的影（yǐng）响；其次（cì）是没（méi）有（yǒu）考虑发射（shè）天（tiān）线的发射效率和接收天线的（de）接收效率（lǜ）（理论上可（kě）以做到100%但（dàn）实际上达（dá）不到）的影响，最（zuì）后是（shì）也没有考虑各种电（diàn）磁干扰（rǎo）及接收（shōu）机的抗（kàng）干扰能（néng）力的影响（xiǎng），从而导致（zhì）了实际（jì）结果与理论计算值有较（jiào）大的误差。实（shí）际的通信环境中总是存在着（zhe）各（gè）种各（gè）样的干扰源，有时虽然接收天线上（shàng）感应（yīng）到（dào）的（de）信号强度（dù）远高于接收灵敏度，但是当接收机所处（chù）环境的电磁干扰较大时，有用信号仍（réng）被淹没有干扰信号中，而（ér）接收（shōu）机又不能有效（xiào）抑制（zhì）干扰，同样不能进行有效的无线电（diàn）通信，如果（guǒ）接收机（jī）的抗（kàng）干扰能力很强，这（zhè）种影响就比较小。在发射功率（lǜ）和（hé）接收灵（líng）敏度都相同的前提（tí）下，系统的抗干扰能力越强，实际通信（xìn）距离也就越远。

许多高频（pín）工（gōng）程师（shī）都有这（zhè）样的体（tǐ）会：在（zài）实验（yàn）室（shì）（屏蔽网房）内测（cè）试，调幅系统与调频系统的（de）发射功率和接收灵敏度都相同（tóng）时，在实际环境中（zhōng）测（cè）试时（shí），调（diào）频（pín）系统的通信距（jù）离往（wǎng）往是（shì）调幅系统的若干倍，特别是当环境干扰（rǎo）严重时，调（diào）幅系统根本就不能通信，而调频系（xì）统仍能保持较远的通信距离，原因是调频系（xì）统的抗干扰能力要比调幅系统强得多。相对而言，调频系统（tǒng）的抗干扰能力优于调（diào）幅系（xì）统，而窄带系统的抗干扰能力（lì）优于宽带系统，因此（cǐ），在（zài）发射功（gōng）率及接收灵敏度相同的前（qián）提（tí）下，带宽越（yuè）窄，通信距离也越远。

通过上述分析，我们可以得出这样（yàng）的结论：在实际（jì）通信环境中，微功率无（wú）线通信（xìn）系统的（de）通信距离主要（yào）取决（jué）于系统（tǒng）的抗（kàng）干扰能力。

三、提高（gāo）测控通信距离的措施

当地（dì）理环境和电磁环境一定时，为（wéi）了保证（zhèng）无线通信的（de）稳定和可靠，并充分挖掘低电（diàn）压微功率无线（xiàn）通信（xìn）设备的潜力，又要做到经（jīng）济实用（yòng），在工程设（shè）计（jì）中（zhōng）可考虑以下措施：

1、尽可（kě）能提高天线的有效高度

从计算通信距离的（de）公式中可以看出，通信距离与收/发（fā）天线（xiàn）有效高度之积的平方根成正比，提高天线的（de）有效高度能（néng）显著扩大通信距离，特别是在（zài）城（chéng）市（shì）环境中，将天线设在（zài）楼顶时能避（bì）开很多障碍并远（yuǎn）离干扰源，从而扩（kuò）大通（tōng）信范围。

2、采用高增益天线

天线是无源（yuán）器件，其本（běn）身不（bú）能放（fàng）大信号（hào），但高（gāo）增益天线（xiàn）能显（xiǎn）著提（tí）高（gāo）通信方向上的（de）能量密度（dù），提（tí）高信（xìn）号（hào）/噪声比（bǐ），从（cóng）而扩大通（tōng）信范（fàn）围，其作用（yòng）就与手电筒（tǒng）或是探照灯上（shàng）的聚（jù）光镜相似（sì）。但高增益天线的成本较高，几何尺寸及（jí）重量都比较大，只（zhī）适合于固（gù）定安装（zhuāng）使用。因此，在一定对多（duō）点（diǎn）或（huò）多点（diǎn）对一点的无（wú）线通信组网中可考（kǎo）虑主机用高增益的全向天线，分机则根据距主机距离的不同选用不（bú）同增益（yì）的天线，对（duì）于固定安装并且（qiě）距离主机特别远（yuǎn）的分机还可选用（yòng）高增益的定向天线（xiàn），而距离主（zhǔ）机（jī）较近（jìn）的（de）分（fèn）机可选（xuǎn）用低成本的普通鞭状天线，以降（jiàng）低系统成（chéng）本（běn）。发射（shè）机采用高增益定（dìng）向天线可显著提高通信方向上的信（xìn）号（hào）强度，而接收机采用高增益定向（xiàng）天线可（kě）显著提高通信（xìn）方向上（shàng）的接收信号场强和信号（hào）/噪声之比（bǐ），从而大幅度地扩大通信（xìn）距离，但只适合于同一（yī）个方向（xiàng）上的通（tōng）信，并且成本也（yě）较（jiào）高，天线的几何尺寸大，重量也较重，只适合于固定（dìng）安装使（shǐ）用。

3、尽（jìn）量缩短射频电缆（lǎn）的（de）长（zhǎng）度

用于连（lián）接（jiē）无线通信机与室（shì）外天线（xiàn）的射频同轴电缆对射频信号也有一定的（de）损耗，例如：50-3型电缆的损耗为0.2dB/m，50-7型电缆的（de）损耗为（wéi）0.1dB/m，50-9型电缆（lǎn）的损（sǔn）耗为0.07dB/m，电缆越（yuè）长，损耗就（jiù）越（yuè）大，对所传输的射频信号的损耗的增大又会导致通信（xìn）距离的下降，所以必要时可将射（shè）频组件（jiàn）直接装在室外（wài）天线的底部，而射频组件与（yǔ）用户（hù）系统间的（de）连线则采用（yòng）多芯（xīn）屏蔽电缆连接。

4、尽量远离各种干扰源

距干扰源（yuán）越近，信（xìn）号（hào）/噪声比（bǐ）就越低，也会导致通（tōng）信（xìn）距离下降。必（bì）要时可分别对数传模块和会产生电磁干扰的（de）部件（jiàn）采（cǎi）取屏蔽（bì）措施，并（bìng）用特性阻抗为50Ω的射频同（tóng）轴（zhóu）电缆（lǎn）将天线引到远（yuǎn）离干扰源的地（dì）方，同时（shí）与射频组件相（xiàng）连的电源线、信号线（xiàn）也（yě）采用屏蔽电缆，并增（zēng）加必要的滤（lǜ）波网络，以最大（dà）降度地抑制（zhì）干扰，充分（fèn）发挥接收机高灵（líng）敏度的优势。

5、优先采用抗（kàng）干扰能力强的无线通信产（chǎn）品

当无线通信接收（shōu）机处在（zài）电磁干扰较大的环境（jìng）中工作时，如果抗干扰能力跟不上，接（jiē）收灵敏度高将变得（dé）毫无意义，此时应优先采用抗干扰（rǎo）能力较强（qiáng）的产（chǎn）品，如果是数字通信系统（tǒng）还应优先采用有软件纠（jiū）错功能（néng）的（de）产品（pǐn）。

6、防雷、防（fáng）水、防（fáng）潮

对于采用室外天线的系统，必须采取避雷、防雷措施，如加装避雷针、避雷（léi）器，同时，对于（yú）露天架空的供（gòng）电电源线、信号传输（shū）线也要采取避雷防（fáng）雷（léi）措施，以防雷电从电缆（lǎn）串入机器（qì）。对于露天（tiān）安（ān）装（zhuāng）的射频组件（jiàn）还应采（cǎi）取防水措施（shī），以防下雨时雨水（shuǐ）进入机器，如果设（shè）备不是长期通电或不经常使用，而空气又比较潮（cháo）湿（shī），则还（hái）应采取防潮措施（shī），例如在（zài）机壳内适（shì）当地方放置并定期更换干燥剂，总之，要防止机器（qì）进水和受潮，以免电路组件发霉、生锈（xiù）而失效（xiào）。

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