增加无线模块传输距离的方法

随着无线数据传输的发展，无线模块的应用也越来越广泛。无线模块广泛地应用于车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232 数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。
 
无线模块传输距离主要受功率、接收灵敏度、天线等因素的影响。主要从这3个方面来讲述增加无线模块传输距离的方法。
 
1.发射功率发射功率(Emissive Power)就是无线模块所发射出来的射频信号强度。从理论上讲，射频信号强度越大传输距离越远，即大功率的无线模块比小功率的无线模块传输距离更远。
 
2.接收灵敏度接收机灵敏度（Receiver Sensitivity）是指给定接收机解调器在要求信噪比的条件下，接收机所能检测的最小信号电平。无线传输的接收灵敏度类似于人们沟通交谈时的听力，提高信号的接收灵敏度可使无线产品具有更强地捕获弱信号的能力。这样，随着传输距离的增加，接收信号变弱，高灵敏度的无线产品仍可以接收数据，维持稳定连接，大幅提高传输距离。即接收灵敏度越低，无线模块传输距离越远。
 
接收灵敏度的公式如下：

S=-174+NF+10lgB+10lgSNR

其中： NF为噪声系数，B为信号带宽，SNR为解调信噪比。带宽越大，系统的噪声系数越大，灵敏度就会越大，接收性能也会恶化，这就要求在设计接收机的时候，要考虑到系统的带宽、噪声系数对灵敏度的影响。
 
无线模块的接收灵敏度非常重要，尤其是在小功率的传输系统中，每个dB都很重要，尤其是”6dB法则”:即增加或者降低6dB，意味着增加一倍或者降低一半的功率。例如，发射端的发射能量为100mW或20dBm 时，如果11Mbps 速率下接收灵敏度为－83dBm ，理论上传输的无遮挡视距为 15km，而接收灵敏度为-77dBm时，理论上传输的无遮挡视距仅为15km的一半（7.5km），或者相当于发射端能量减少了1/4，既相当于 25mW，14dBm。因此，在无线模块传输系统中提高接收端的接收灵敏度，相当于提高发射端的发射能量，同时增加了无线模块传输的距离。
 
3.天线天线(antenna)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线，同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
 
从天线的理论参数来讲，天线的输入阻抗、天线的增益这两个方面的因素可以决定天线的性能，同时决定无线模块的传输距离。从天线的输入阻抗来讲，一般天线做成标准的50欧姆，无线模块的阻抗也是标准的50欧姆，这样天线和无线模块完全匹配，保证没有传输信号的流失，进而保证无线模块的距离。从天线的增益来讲，发射总能量等于发射功率（dBm）与天线增益（dBi）之和，天线增益越大，发射总能量越大，无线模块传输距离越远。
 
从天线的实际测试中来讲，由于现场的实际环境不可能是绝对平坦的，如有山丘、建筑物、树木，不同程度和方式影响电波的传播。因此，在工程实施前，必须进行现场电波传播和接收场强测试（准确到多少dBm），以便根据现场环境和工作要求，确定设备的功率、天线类型、架设高度等参数，使上下行信号达到足够的抗干扰能力，才能实现有效可靠的无线数据传输。
 
但是在实际测试中，不可能是绝对的平坦和没有遮挡物的，因此无线模块的传输距离受很多方面因素的影响，没有绝对性。