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无线通信究竟如何传得更远?

2022/12/07
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无线通信中,通信距离是绕不开的一个点。那究竟是什么影响了无线通信的距离?怎样能让通信距离更远一点呢?今天我们就用LoRa为例子,介绍从设计端和应用端都有哪些无线通讯距离改善方案。
原理介绍
关于无线通信的距离,我们先来认识这三个参数:信号强度、最小接收灵敏度、信噪比

想知道这三个参数是什么,可以先不用去背它们的定义,我们可以代入人类每天都进行的通信活动--聊天:

  • 信号强度就是衡量说话的音量;
  • 最小接收灵敏度是衡量能听到多小的声音;
  • 信噪比则是衡量我们在一个噪声多大的环境聊天。

这样理解后,和人类聊天一样,如果想隔得更远也能聊天,你可以:
说话更大声--增大信号强度;
让耳朵更灵敏--降低最小接收灵敏度;
减小环境噪声--增加信噪比。
调整方案
经过上面的介绍,“增加通信距离”这个问题已经可以来到怎么做的阶段了。那具体要怎么做呢?以LoRa通讯为例子,我们一项项来介绍:
1. 增大信号强度从设计上考虑调整,可以配置为更高的发射功率、或在发射机加入高频放大电路。例如致远电子推出的ZM470SX-MP高功率LoRa方案,通过分立元件搭建出高增益的高频放大电路,其发射功率可高达30dBm,比常见的20dBm的信号强度大了10倍。

若不方便加入放大电路,则需在应用上考虑调整,可以选高增益、高效率的天线。合适的天线实际上并不会增大信号强度,但可以将能量更多地辐射到需要的方向上。

图1发射链路框图

除了上述两种方案,还可以通过引入中继节点,让中继节点进行信息转发来增加通讯距离。这和找人传话是一个道理的,如致远电子推出的ZLGLink协议就能实现中继功能。

图2 中继方案示意图

2. 降低最小接收灵敏度
从设计上考虑调整,可以选用在噪声系数更小,增益更高的LNA,让系统可以接收到更小的信号。例如致远电子的LoRaWAN模组ZM1302-L正是采用该方法,最终实现最小接收灵敏度低至-142dBm。
3. 增加信噪比
从设计上考虑调整,可以通过器件选型、滤波和屏蔽的方式,如加入滤波器或增加屏蔽罩,以此来减少所受到的噪声干扰。从应用的角度考虑,则可以通过避开应用频繁的频点、分时通信或其他降低噪声影响的方法,增加信噪比。

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广州致远电子股份有限公司成立于2001年,注册资金5000万元,国家级高新技术认证企业,广州市高端工控测量仪器工程技术研究开发中心,Intel ECA全球合作伙伴和微软嵌入式系统金牌合作伙伴。

广州致远电子股份有限公司成立于2001年,注册资金5000万元,国家级高新技术认证企业,广州市高端工控测量仪器工程技术研究开发中心,Intel ECA全球合作伙伴和微软嵌入式系统金牌合作伙伴。收起

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