天线增益、传输环境与通信距离的关系

天线增益 传输环境与通信距离的关系天线增益 传输环境与通信距离的关系 一个无线通信系统能够实现的通信距离是由组成该系统的各 个设备及通信环境等多种因素决定的 它们之间的关系可通过 下述通信距离方程表示 如果通信系统发送设备的发射功率为 PT 发射天线增益为 GT 工作波长为 接收设备接收机的灵敏度为 PR 接收天 线增益为 GR 收 发天线间距离为 R 在可视距离内 在环 境无电磁干扰时 有以下关系 PT dBm PR dBm GT dBi GR dBi 20log4pr m l m Lc dB L0 dB 式中 Lc 是基站发射天线的馈线插损 L0 是传播途中的电波损耗 在系统设计时 对最后一项电波传播损耗 L0 要留有足够的余量 一般经过树林和土木建筑大致需要有 10 15 dB 余量 经过钢筋 水泥楼时需要有 30 35 dB 余量 对于 800MH 900ZMHz CDMA 和 GSM 频段 通常认为手机 的接收门限电平约为 104dBm 而实际的接收信号至少应高出 10dB 才能保证达到要求的信噪比 实际上 为保持良好的通 信 往往按接收功率为 70 dBm 来计算 设基站有如下参数 发射功率为 PT 20W 43dBm 接收功率为 PR 70dBm 馈线的损耗为 2 4dB 约为 60 米的馈线 手机接收天线增益 GR 1 5dBi 工作波长 33 333cm 相当于频率 f0 900MHz 上述通信方程将变为 43dBm 70dBm GT dBi 1 5dBi 32dB 20logr m dB 2 4dB 传播损耗 L0 114 5dB GT dBi 34 4dB 20logr m 传播损耗 L0 80 1dB GT dBi 20logr m 传播损耗 L0 当上式的左侧值大于右边值 即 GT dBi 20logr m 80 1dB 传播损耗 L0 不等式成立时 可 认为能保持系统的良好通信 如果基站采用全向发射天线 增益为 GT 11dBi 收 发天线 距离 R 1000m 则通信方程进一步变为 11dB 60 80 1dB 传 播损耗 L0 即在传播损耗 L0 31 1dB 时 在 1 公里距离内就 能保持良好通信 在上述同样传播损耗条件下如果发射天线增益 GT 17dBi 即 提高 6dBi 则通信距离可增加一倍 即 r 2 公里 其它可依此 类推 但应注意 增益 GT 为 17dBi 的基站天线只能是波束宽 度为 30 65 或 90 等的扇形波束覆盖 而不能保持全向 覆盖了 另外如果在上述计算中是发射天线增益 GT 11dBi 保持不变 但传播环境改变 传播损耗 L0 31 1dB 20dB 11 1dB 则这减 小的 20dB 传播损耗会使通信距离提高十倍 即 r 10 公里 而 传播损耗项与周围的电磁环境有关 在城区 高层建筑多而密 集 传播损耗大 在郊区农村 农舍低矮稀疏 传播损耗小 因此即使通信系统的设置完全相同 由于使用环境的差别也会 使它的有效覆盖范围不同