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相信很多客戶在看產(chǎn)品說明書時有些明明參數(shù)記住了，但當(dāng)用的時候又忘記了。其實(shí)懂得了這些參數(shù)背后的道理之后，使用起來才會熟稔于心。本次無線通信的小課堂從原理上來回答兩個問題：一是無線模塊離G1100網(wǎng)關(guān)最遠(yuǎn)的距離是多少？二是架設(shè)G1100網(wǎng)關(guān)的時候應(yīng)該架多高？

1、 為什么無線模塊離G1100網(wǎng)關(guān)最遠(yuǎn)的距離是200m？

為了回答這個問題，我們需要看一下無線信號從網(wǎng)關(guān)發(fā)射到被模塊接收的全過程。以一個完整的傳輸過程如下圖所示：

無線信號從G1100網(wǎng)關(guān)發(fā)射，固定的發(fā)射功率是10dBm。其中dbm是功率單位，表示相對于 1mW 的分貝，因此 0dBm 等于 1mW，公式為dBm = 10lg10P mv。802.11 設(shè)備的發(fā)射功率介于 1mW 和 100mW 之間。

信號在電路中會損失3dB。dB 是一個比較單位，用功率比來表示功率損耗具體公式，dB = 10lg(P1/P2)，簡單來說：每 3dB 的增益或損耗，意味著功率的加倍或減半；每 10dB 的增益或損耗，意味著功率乘10或除10。這時信號強(qiáng)度是10-3=7dBm。

信號在經(jīng)過電纜損失后，在天線會產(chǎn)生功率增益，單位是dBi。這里需要說明天線是無源器件，是以犧牲其他方向?yàn)榇鷥r，將輻射能量集中到方向，從而獲得增益。dBi和dB 類似，也是一個比較單位，數(shù)值越大，增益越高。這時候計(jì)算的信號強(qiáng)度是7+3=10dBm.

在經(jīng)過50m自由空間損失70dB，接收端天線增益3dB，電纜損失3dB后，接收端的信號強(qiáng)度RSSI為-60dBm。每個無線設(shè)備都有一個接收靈敏度，以M1100S模塊為例，它的接收靈敏度是-93.1dBm，此時-60dBm的RSSI要大于接收靈敏度，所以該信號能被接收端聽到。

所以當(dāng)計(jì)算無線設(shè)備可以離網(wǎng)關(guān)多遠(yuǎn)時，G1100網(wǎng)關(guān)的頻率為2.4GHz，發(fā)射功率為10dBm。根據(jù)自由空間無線通信距離傳輸公式Loss（dB）=32.44+20logD（Km）+20logF（MHz）。10dBm的發(fā)射功率下，200m左右接收端的信號強(qiáng)度就會低于-100dBm。因此G1100網(wǎng)關(guān)的傳輸距離在200m左右。

2、 架設(shè)G1100網(wǎng)關(guān)推薦高度是多少？

為解釋這個問題需要引進(jìn)菲涅爾帶的概念，菲涅爾帶是一個在發(fā)射天線和接收天線之間的橢圓體(橢圓體上兩個焦點(diǎn)之間反射和入射距離之和相同)。

以一個垂直極化天線系統(tǒng)為例，我們需要了解在第一菲涅爾帶邊界這個距離上反射的電磁波存在半個波長滯后。因此，當(dāng)反射波(橙色波)在接收天線上的相位偏移等于一個波長，使得其與直射波（綠色波）在接收天線上同相位的時候，總接收信號強(qiáng)度(紅色波)會變得更強(qiáng)。

那無線發(fā)射端是不是越高越好呢？也不是，如果反射高度在第二個菲涅帶的時候，當(dāng)反射波(橙色波)在接收天線上的相位偏移等于半個波長，使得其與直射波（綠色波）在接收天線上相反相位的時候，總接收信號強(qiáng)度(紅色波)會變得更弱。

因此我們在實(shí)際情況中會架設(shè)發(fā)射端，滿足在第一菲涅爾區(qū)(First Fresnel zone)內(nèi)沒有對無線電波造成遮擋的物體，盡可能不超過其菲涅爾區(qū)的20％。否則電磁波多徑傳播就會產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，甚至中斷通信。

實(shí)際架設(shè)我們的G1100網(wǎng)關(guān)時，推薦的架設(shè)高度是這樣的：

根據(jù)問題一的結(jié)論，接收端到發(fā)射端的距離d=200m，由圖所示直射波和反射波帶來的相位變換δ=4πhthr/λd。障礙物的反射高度要在菲涅爾區(qū)的80％，故2.4GHZ電磁波的波長為140m，距離為200m的情況下，可以通過幾何關(guān)系算出△h=ht-hr= 2m。通常情況下基礎(chǔ)設(shè)施hr會離地2-4米，因此網(wǎng)關(guān)推薦的放置高度為離地4-6m。