无线测控通信距离的主要性能指标有四个（gè）：

一、是（shì）发射机（jī）的（de）射（shè）频输出（chū）功率，

二（èr）、是接收机的接收灵敏度，

三、是系统（tǒng）的抗干扰能力（lì），

四、是发射/接收天线的类型（xíng）及增益（yì）。

而在（zài）这四个主要（yào）指标中（zhōng），各国电磁兼容性（xìng）标准（如北美的FCC、欧洲的EN规范）均只（zhī）限制发射功率，只（zhī）要对接（jiē）收灵敏度及系统的抗干（gàn）扰能力（lì）两项指标（biāo）进行优化，即可在符合FCC或（huò）CE标准的前提下扩大系（xì）统的（de）通信距（jù）离。

一、影（yǐng）响无线测控（kòng）通信距离的因（yīn）素

1、地理环境

通信距离最远的是海（hǎi）平面及陆地无障（zhàng）碍的平（píng）直开（kāi）阔地（dì），这也（yě）是通常（cháng）用来（lái）评估无线通信设备的通信距离时使用的地理条件。其次是郊（jiāo）区农村（cūn）、丘陵、河床等半（bàn）障碍、半开阔环（huán）境，通信距离最近（jìn）的（de）是城市楼群中（zhōng）或（huò）群山中，总之，障碍（ài）物越（yuè）密集，对无线通（tōng）信距离的（de）影响就（jiù）越大，特别是金属物体的（de）影响最大。

根据路径损耗公式:

Ld=32.4+20logf+20logdf=MHZd=Km可知信号每损耗6dB，通讯距离就会减少一（yī）半!另一个因（yīn）素就是（shì）多路径影响（xiǎng），所以如果无（wú）线模块（kuài）附近的障碍物较（jiào）多时也会影响通讯的距（jù）离和可靠性。

2、电磁环境

直流电机、高压电网（wǎng）、开（kāi）关电源（yuán）、电（diàn）焊（hàn）机、高频电子设（shè）备（bèi）、电脑、单片机等设（shè）备对无（wú）线（xiàn）通信设备（bèi）的通信（xìn）距离均有不同程度（dù）的影响。

3、气（qì）侯条件（jiàn）

空气干燥（zào）时通信（xìn）距离较远，空气潮湿（特别是雨、雪天（tiān）气）通（tōng）信距离（lí）较近，在产品容（róng）许的环境工作温（wēn）度范围内，温度升高会导致发射功率（lǜ）减小及（jí）接收灵敏（mǐn）度降低，从而（ér）减小（xiǎo）了（le）通信距离。

4、发（fā）射机（jī）的射频输出（chū）功率

发射功率越大，通信距（jù）离越（yuè）大；从理论上说发射功率可无限制地增加，但实际上由于受成本或（huò）技规的（de）限制，发射机的输出（chū）功（gōng）率也（yě）是有限的。

5、接（jiē）收机的接收灵敏度

接（jiē）收灵敏度反映了接（jiē）收机捕捉微弱信号的功能，接收灵敏度（dù）越高，通信距离也越（yuè）远（yuǎn）。但由于受自然界电磁噪声及工业污（wū）染、电（diàn）子（zǐ）元（yuán）器件固有噪声的影（yǐng）响，-123dBm（即0.158uv）通常被认为是现代无线（xiàn）电通信中纯硬件实现（xiàn）的接收灵敏度（dù）的（de）极限（xiàn）值，很难突破，即使加（jiā）上软件纠错（cuò）也只能再改（gǎi）善（shàn）1-3dB，如（rú）果（guǒ）通信（xìn）系（xì）统的接收灵敏度已接近这一极限值就已无潜力（lì）可挖了，要（yào）提高通（tōng）信距离（lí）只能从其（qí）它方面（miàn）着手了。EMTECH(XEMICS)的XE1203在1.2kbps的通讯速率下接（jiē）收灵敏度可达-114------116dBm，XE1205在1.2kbps的通讯速率下接收灵敏度可达-120-------121dBm(注（zhù）:此灵敏度下通讯的（de）误码率为0.1%)。

6、系统（tǒng）抗干（gàn）扰能力

实（shí）际（jì）的通信环境总（zǒng）是存在（zài）着各种（zhǒng）干扰（rǎo）源，在同样的发射功率和同样的接收（shōu）灵（líng）敏度的前提下，系（xì）统的抗干（gàn）扰能力越强，实际通信距离也越远。许多高频工程（chéng）师都（dōu）有这样（yàng）的（de）体会：在实验室（屏（píng）蔽网房）内（nèi）测（cè）试，调幅机与调（diào）频机的（de）发射功率和接收（shōu）灵敏（mǐn）度都相同，但在实际环境中测试时，调频机的通信距离往往是调幅机（jī）的若干（gàn）倍，甚至调幅机（jī）根本（běn）就不能工作，而调频机仍能有较远（yuǎn）的通（tōng）信距离，原因（yīn）是调频机的抗干扰能力要比调幅机强（qiáng）得多。而影响无线通（tōng）信系统抗干扰（rǎo）能（néng）力的因（yīn）素也很多，主要与（yǔ）调制/解调方（fāng）式，工作带宽，电（diàn）路设计（jì）PCB板布局和退耦及（jí）屏（píng）蔽措施是否得（dé）当（dāng）有关，一般而（ér）言（yán），调频系统的抗（kàng）干扰能力优于（yú）调幅系统，而（ér）窄带系统的抗干扰能力优于宽带（dài）系统。因此，带宽越窄，抗干扰能力就越强，在（zài）同一发射功率和接收灵敏度（dù）条（tiáo）件（jiàn）下，通信（xìn）距离也越远。XE1203的通讯带（dài）宽最小（xiǎo）为200KHZ，XE1205的最小（xiǎo）带（dài）宽可（kě）达（dá）7KHZ.另SEMTECH(XEMICS)公司的RFIC都是基（jī）于零中（zhōng）频结构的设计，这样（yàng）不仅能省去昂贵的IF滤波器，而且（qiě）有更好的抗干（gàn）扰（rǎo）特性。

7、软件（jiàn）纠错

具有软件（jiàn）纠错的系统，其通信距（jù）离也比无软件纠错的系统（tǒng）远；软件（jiàn）纠错能改善接收灵敏度1-3dB，但会产生一定的延（yán）时，在实时性（xìng）要求很高的系统中也（yě）要考（kǎo）虑这（zhè）一因素的影（yǐng）响（xiǎng）。

8、天线类型及其增益

天线（xiàn）的增（zēng）益越高（gāo），通信距（jù）离也越（yuè）远。当（dāng）发射机采用高增益的（de）定向天线时，能显著（zhe）提高（gāo）通信方向上的功率密度（场强（qiáng）），而接收机（jī）采用高增益定向天线（xiàn）时能（néng）显著（zhe）改善信号/噪声比，并提高接收场强，从（cóng）而大幅度提高通信距离（lí）。目（mù）前适合ISM/SRD免证使用频（pín）段的（de）无线通信（xìn）设备使（shǐ）用的天线（xiàn）有（yǒu）以下几（jǐ）种：

鞭状（zhuàng）天（tiān）线（螺（luó）旋天线、拉杆天线）：增（zēng）益（yì）0~3.5dB，适合（hé）便（biàn）携式（shì）移（yí）动（dòng）手持机（jī）使（shǐ）用。

中增益（yì）吸（xī）盘（pán）天（tiān）线：增益5.5~7dB，适合固定机及车（chē）载机使用。

高增（zēng）益全向天（tiān）线：增益8.5~10dB，需室外（wài）安装，适合（hé）于固定机组（zǔ）网用。

高增益定向天线：增益10~12dB，需室外安装，适合于（yú）远距离固（gù）定（dìng）机用。

需要说明的一点（diǎn）是:增益（yì）越高的（de）天线其（qí）几何尺寸也越大（dà），特别是高增益（yì）的定向（xiàng）或全（quán）向天线要（yào）求室外（wài）安装才能（néng）发（fā）挥其最佳（jiā）效（xiào）率，所以选项（xiàng）购天（tiān）线（xiàn）是也（yě）要考虑（lǜ）使（shǐ）用及（jí）安装是否方便。

9、天线有效高度

在（zài）各种条件相同的（de）前（qián）提下，天线距离地平（píng）面（miàn）的高度越高，通信距离越远，特别是在城市环境（jìng）下，提（tí）高天（tiān）线的高度比增大发射功率对通信距离的影响（xiǎng）要大得多。

二、无线测控通信距离的估算（suàn）

从上（shàng）面的分析可知：很多因素都（dōu）会影（yǐng）响无线通信（xìn）设（shè）备的通信距离，而（ér）其中的地理环境、电磁环境（jìng）、气侯条件对（duì）无线通信距离（lí）的影响是（shì）由用户的使用条件决定的（de），难（nán）以改变（biàn），也（yě）很难用（yòng）一个数学表达式描述出（chū）来（lái），只（zhī）有那些能量（liàng）化的因素才能用一个数学表达式描述。对（duì）于工作频率范（fàn）围（wéi）在300MHZ~3GHZ之间（jiān）的无线（xiàn）通信设（shè）备，在视（shì）距范围（又称自（zì）由空间）内，已（yǐ）知发射功率P（W）、接（jiē）收灵敏（mǐn）度E（uv）、发射天线（xiàn）R的有效高度Ht(m)及（jí）接（jiē）收天线有效高（gāo）度（dù）Hr（m）、发射天线（xiàn）增益（yì）Gt及接收天线增益Gr（单（dān）位均为倍，而不是dB）、载（zǎi）频波（bō）长（m），则通信距离d（m）可由下：

设发射功（gōng）率为P（W），发射（shè）天线及接收天（tiān）线增益分别为Gt和Gr（单位均为倍），发射天线及接收天线的有效（xiào）高度分别为ht和hr（单位（wèi）均为米），发射（shè）机（jī）与接收机之间的距离为（wéi）d（m），射频（pín）信号波长（zhǎng）为（wéi）λ（m），提高发射及（jí）接（jiē）收天线的有效（xiào）高（gāo）度（dù）对信（xìn）号台（tái）场强的提高影响最显著。对于XE1203模块，工作在1.2KBps的条件时接收灵敏度为-115dBm，代入上式可计算得在开阔（kuò）地的通信（xìn）距离约为10Km左右，但调试良（liáng）好的XE203模块在上述条件（jiàn）下的（de）实测距离为600—1000m，约为理（lǐ）论值的6%-10%左右。

为（wéi）什么实际距离与理论值（zhí）之间会有这么大的差（chà）距呢？

原因有三个方面：首先是公式中（zhōng）的结果（guǒ）是一个纯理论值，只考（kǎo）虑了电磁波在自由空间（jiān）中传播过程中（zhōng）随着距（jù）离的增加，能量扩散到（dào）更大空间后能量密度减小后导致信号场（chǎng）强减小的结果，而没（méi）有考虑空气及地面等介质对电磁波吸收、衰减的影响；其次是没有考虑发射天（tiān）线的发射效率（lǜ）和接收天线的接（jiē）收（shōu）效率（理论（lùn）上可以做到100%但实际上达（dá）不到）的影响，最（zuì）后是也没有考虑各种电磁干（gàn）扰及接（jiē）收机的抗干扰（rǎo）能（néng）力（lì）的影响，从而导致了实际结（jié）果与理论计算值有较大的（de）误（wù）差（chà）。实际的通信环（huán）境中总是存在着各种各样的干扰源，有时虽然（rán）接收天线上感（gǎn）应到的信号强度远高于接收（shōu）灵敏度（dù），但是（shì）当接收机（jī）所处环境的（de）电磁干扰较大时（shí），有用信（xìn）号仍被淹没有干扰信号中，而（ér）接收（shōu）机又不能有效抑（yì）制干扰，同样不能进行有效的无线电（diàn）通信，如果接收机的抗干扰能力很强（qiáng），这种影响（xiǎng）就（jiù）比较小。在（zài）发射（shè）功率和接收灵敏度都相同的前提下，系统的抗干扰能力越强，实际通信距离（lí）也（yě）就越远。

许（xǔ）多高频工（gōng）程师都有这样的（de）体（tǐ）会（huì）：在（zài）实（shí）验室（屏蔽网房）内测试，调幅系统（tǒng）与调频（pín）系统（tǒng）的发射功（gōng）率和接收灵敏度（dù）都（dōu）相同时，在实际环（huán）境中测（cè）试时（shí），调频系统的通信距离往往是调幅系（xì）统的（de）若干倍，特别是（shì）当（dāng）环境（jìng）干（gàn）扰严重时，调幅系统根本就不能通信，而调频系统仍能保持较远的（de）通信距离，原因（yīn）是调频系统的抗（kàng）干（gàn）扰能力要（yào）比调幅系统强（qiáng）得多。相对而言，调频系（xì）统的抗干扰能力优于调幅系统，而窄带系统的抗干扰能力优于宽带系统，因（yīn）此，在（zài）发射功率及接收灵敏度（dù）相（xiàng）同的前提（tí）下，带宽（kuān）越窄（zhǎi），通（tōng）信距离也越远。

通过上（shàng）述分析，我们可以得出这样的结论（lùn）：在实际通信环境中，微（wēi）功率（lǜ）无线通信系统（tǒng）的通信（xìn）距离主要取（qǔ）决于系统的（de）抗干扰能力。

三、提高测控通信距离的措施

当（dāng）地理环境和电磁环境一定时（shí），为（wéi）了保证无（wú）线通信的稳定和（hé）可靠（kào），并充分挖掘低电压微功（gōng）率无线通信设备的潜力，又要做到经济（jì）实用（yòng），在工（gōng）程设计中（zhōng）可考虑（lǜ）以下措施：

1、尽可能（néng）提高天线的有效高（gāo）度（dù）

从（cóng）计算通信距离的公（gōng）式中可（kě）以看出，通信距离与收（shōu）/发天线有（yǒu）效高度之（zhī）积（jī）的平方根成正（zhèng）比，提高（gāo）天线的（de）有（yǒu）效（xiào）高度能（néng）显著（zhe）扩大通信距离，特别是（shì）在城市环境中，将（jiāng）天线设（shè）在（zài）楼顶时能避开很多障碍并远离干扰源，从而扩大通信范围。

2、采用高增益天线

天线（xiàn）是（shì）无源（yuán）器件，其本身不能放大（dà）信号，但高增益天线能显著提高通（tōng）信方向（xiàng）上的能量密度（dù），提高（gāo）信号（hào）/噪（zào）声比，从而扩大（dà）通信范（fàn）围，其作（zuò）用就与（yǔ）手电筒或是（shì）探（tàn）照灯上的聚（jù）光（guāng）镜（jìng）相似。但（dàn）高（gāo）增（zēng）益天（tiān）线的成（chéng）本较高，几（jǐ）何（hé）尺寸（cùn）及（jí）重量都比较大，只（zhī）适合于固定安（ān）装使用。因此，在一定（dìng）对多点或多点对一点的无线通信组网中可（kě）考虑主（zhǔ）机用高增（zēng）益的全向天（tiān）线，分机则根据距主机距离的不同选用（yòng）不（bú）同增益的天线，对于固（gù）定安装并且距离主机特别远的分机（jī）还可（kě）选用高增益的定（dìng）向天线，而距离主机较近的分（fèn）机可（kě）选（xuǎn）用低成（chéng）本的普通鞭状天线，以降低系统成本。发射机采用高（gāo）增（zēng）益定向天线可显著提高通信方向上的信号强（qiáng）度（dù），而接收机采用（yòng）高增益定向天线可显著提高通信（xìn）方向上的接（jiē）收信号场强和信号/噪声之比（bǐ），从（cóng）而大幅度地扩大通信距离，但只（zhī）适合于同（tóng）一个方（fāng）向上的通信（xìn），并且成本也较高，天线（xiàn）的几何（hé）尺寸（cùn）大，重量也较重（chóng），只适合于固定安（ān）装使用。

3、尽量缩短射频电缆（lǎn）的长度

用于连接（jiē）无线通信机（jī）与室（shì）外天线（xiàn）的射频同轴电（diàn）缆对射频信号（hào）也有一定（dìng）的损耗，例如（rú）：50-3型电缆的（de）损耗为0.2dB/m，50-7型电缆（lǎn）的（de）损耗为0.1dB/m，50-9型电（diàn）缆的（de）损耗（hào）为0.07dB/m，电缆越长，损耗就越大，对所传（chuán）输的射频信号的损耗（hào）的增（zēng）大又会导（dǎo）致（zhì）通信距离的下降，所以必要（yào）时可将射频组件直接装在室外（wài）天线的底部，而射频组件与（yǔ）用户（hù）系统间的连线则采用多（duō）芯屏蔽电缆连接。

4、尽量远离各种干扰源

距干扰（rǎo）源越近，信号/噪声比就越低，也会导致（zhì）通信距离下降（jiàng）。必要时可分别对数传模块和会产生电（diàn）磁干扰的部件采（cǎi）取屏蔽措施，并用特性阻抗为50Ω的（de）射（shè）频同轴电缆将天线引到远离（lí）干扰（rǎo）源的地方，同时与射频组件相连的电源（yuán）线（xiàn）、信号线（xiàn）也采用屏蔽电（diàn）缆，并增加必要的滤波（bō）网络，以最大降（jiàng）度地（dì）抑制干扰（rǎo），充分发挥接收机高灵敏度的优势（shì）。

5、优先采用抗（kàng）干（gàn）扰能力强的无线（xiàn）通信产品

当无线通信接收机处（chù）在电（diàn）磁干扰较大的（de）环境中工作时，如果抗干扰能力跟（gēn）不（bú）上，接收（shōu）灵敏度（dù）高将变得毫无意（yì）义（yì），此时（shí）应优先采（cǎi）用抗干扰能力较（jiào）强的产品（pǐn），如果是数字（zì）通信（xìn）系（xì）统还应优先采用有软件纠错功能的产品。

6、防雷、防水、防（fáng）潮

对于采用室（shì）外天线的（de）系统，必须采（cǎi）取避雷（léi）、防（fáng）雷措施，如加装避雷针、避（bì）雷器，同时，对于露天（tiān）架空的供电电源线、信号传（chuán）输线也要采取避雷防雷措施（shī），以（yǐ）防雷电从电缆串入机器（qì）。对（duì）于露天（tiān）安（ān）装的射（shè）频组件还应采取防水措施，以防（fáng）下雨时雨水进入机（jī）器，如果设备不是长期通电（diàn）或不（bú）经（jīng）常使用（yòng），而（ér）空气又比较（jiào）潮湿（shī），则还（hái）应采取防潮措施，例如在机壳内适当地方放置并（bìng）定期更换干燥剂，总之，要防止机器进水（shuǐ）和受（shòu）潮（cháo），以免（miǎn）电（diàn）路组件发霉、生锈而失效。

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