ВСем доброго временеи суток!
Подскажите пожалуйста, как рассчитать затухание по трассе для случая когда: частота 433МГц, антенна штыревая примерно 13см над землей и в приемнике и в передатчике, прямая видимость- обычная грунтовая дорога, практически ровная. А то чтото попадаются расчеты для высот подъема антенн 3 и более метра, и расстояний больше 1км. У меня получилось на передатчике мощ.10мВт всего 100м, а если узлы положить в траву (щас она не высокая, и не густая), то дальность падает до 55м. Мне надо определить насколько нужно увеличить мощность чтобы в траве получить теже 100 м.
Есть ли какаято формула или программа для рассчета затухания на трассе?

ps в узлах стоят CC1110 и четвертьволновые антенны.

Все считается для условия сферической лошади в идеальном вакууме. Для городской застройки, леса, или, в данном случае, в густой траве вблизи поверхности земли - разве что опытным путем. Причем результат будет зависеть и от типа травы , и от ее состояния (на конопляном поле после дождя будет совсем плохо, я думаю). В идеальном случае, чтобы удвоить расстояние, потребуется 6 dB прибавки. Т.е. вместо 10 mW - 40. Или снижать скорость. Или использовать направленные антенны.

Самый простой путь - использовать теже формулы, распространяя их на малые высоты. То есть посчитать в приближении гладкой земли с учетом отражений от нее и реальных характеристик земной поверхности для Ваших высот. Можно использовать формулу Введенского. Оценка будет близка к реальности. Более сложный путь - в FEKO можно ввести характеристики подстилающего слоя. По этой программе рассчитать коэффициент передачи вблизи подстилающего слоя с характеристиками земной поверхности.

Вы правы, результат измерений совершенно не предсказуемый, померить дальность толком тоже невозможно -сигнал то сильный, то полностью пропадает. Честно говоря когда переходили с 2.4ГГц на 430МГц надеялись что распространение волн будет более устойчивое и дальность повысится. Реально она увеличилась, но скорей всего изза большей мощности передатчиков.
зы судя по нику вы коротковолновик?))




За Введенского спасибо! наверно это как раз то что нужно

Как раз формула Веденского при малых высотах и не работает. Здесь нужно использовать модель распространения поверхностной волны по Зоммерфельду. Возможно FEKO и поможет.

В идеале формула Введенского не работает, но оценку дает и не плохо совпадает с реальностью.

На этих частотах при высотах порядка 5-10 см погрешность формулы Введенского будет очень большая. Ведь при стремлении высоты одной из антенн к нулю, эта формула дает ноль поля, хотя поле у эемли всегда присутствует.

rx3apf

Поле вдоль земли убывает как 1/(R^2). Поэтому мощность нужно увеличить на 12 дБ. Т.е. вместо 10 mW - 160 mW.

Кашмар какой! а если надо в 4 раза поднять дальность, то в 256 раз? это чеже для 200 метров 2.5 ватта нужно?!
FEKO поставил, к сожалению с ним еще разбираться и разбирать для того чтобы просимулировать траву

Введенский дал 5мкв/м, что при переводе в дбм дает -114дбм. Чтото маловато если учесть что приемник показывает -95дбм
Еще пробовал програмкой RFE -та дает вообще -65дбм, что тоже далеко от истины...мдя, а истина гдето посередине...

Се ля ви.
А для какие высоты вы закладывали для расчета?

считая что антенна торчит из земли, высота подъема и ее длина =0.13м, вторая такаяже, расстояние между антеннами 100м, длина волны 0.69м.
да, наверно формула уже не работает при таких параметрах...к сожалению не нашел какие ограничения на нее накладываются.

зы.по правде говоря я немного слукавил с числами, реально антенна длиной 60мм (спиралька) и поднята над грунтом на 70мм корпусом устройства. Но в данном случае копус работает как противовес антенны, значит он тоже входит в ее длину.

Точность расчет лучше 10-15 дБ Вы вряд ли получите при любом расчете. Слишком много неопределенных параметров. Несколько миллиметров по высоте уже будут давать значимый эффект. Кочки, расположенные вокруг, могут давать как ослабение, так и усиление сигнала. Так что лучше заложиться по мощности с избытком. Исходите по мощности из полученного в прибилженном расчете. Все что выше - кладите в риск отсутствия связи.

да, но получается слишком уж большая мощность для автономных узлов. 2-5 Вт если исходить из квадратичной зависимости напряженности поля. И это только 200м, а если заказчик скажет -мало, хочу 400м, тогда надо уже 40ВТ!

придется работать длинной антенны, тобиш высотой ну и мощности перезаложить

зы.
тока что прочитал пару глав из книги Ф.Б.Черного. думаю там формула Введенского дана уж без ошибок )). felix2 прав- действительно поле убывает пропорционально квадрату расстояния и формула кстати вполне должна работать в моем случае- ограничение только такое чтобы угол возвышения был меньше трети угла наклона первого лепестка диаграммы излучающей антенны. у меня антенна без радиальных противовесов, поэтому у нее лепестки загнуты вверх градусов на 5-10 (а может и больше), а угол возвышения у меня <0.5 градуса.

Не заморачивайтесь с Введенским. В вашем случае это не годится. По Зоммерфелду все считается довольно просто, причем высоты не входят в формулу. Посмотрите, например, книгу "Распространение радиоволн" , Черенкова и Чернышов, 1984 г., стр.36. Думаю, те же формулы есть и в других подобных книгах.
Я вчерне прикинул и результаты близки к вашим.

К сожалению книги такой нет, беглый поиск тоже ничего не дал. Не могли бы Вы бросить формулу?

Даю формулу расчета напряженности поля земной волны. Предупреждаю, что упростил ее для вашего случая. Коэффициент усиления антенны принял равным 1. При епсилон= 6 напряженность поля получается равной 50 мкв/м.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
P.S.
А у вас связь круговая? Направленную антенну нельзя использовать?

Можно пользоваться и описанным приближением, оно дано и у Долуханова в "Распространении радиоволн", стр.72-82. Это приближение для нулевой высоты и работает на ДВ, СВ и пр. Можно пользоваться Введенским, но при этом есть понятие о минимальной эффективной высоте. Если высота антенны h0. В расчет подставляется высота sqrt(h0*h0+h*h). Долуханов, стр.60-61. В книге приведены графики для этой высоты. Для влажной почвы на 435 МГц h0=0,57м. Для сухой - меньше. В книге есть и формулка.

Спасибо!

зы. в том то и дело что нужна круговая, так бы все было намного проще, и антенна должна быть маленькая млин помешались все на супер-пупер-миниатюрности.
походу еще вопрос возник- как перевести напряженность в точке приема в RSSI, которое должно получится на входе приемника (т.к щас вся привязка по уровню делается через RSSI который показывает приемник)? Коэф.усиления антенны около 0dbi

Честно говоря, не знаю. Я работаю несколько в другой области.

Наверно я туманно вопрос задал. Скажем так известна напряженность поля, нужно знать какая мощность пойдет в антенну, или какое напряжение будет на выходе антенны. Подскажите кто знает.





Я тоже в другой - я вообще схемотехник
но вот приходится по антеннам рассчеты делать...

Нужно знать действующую высоту антенны приемника (м) и входное сопротивление приемника (Ом) (предполагаем, что антенна и вход приемника согласованны).
Что бы получить искомое напряжение на выходе антенны, надо умножить напряженность поля в точке приема на действующую высоту антенны.

Мощность на выходе антенны считается по формуле p=(e^2*g/960*(L/Pi)^2) е-напряженность, g-КУ, L-длина волны, Pi - число Пи. Напряжение на выходе антенн U=e*h, h-действующая высота антенны

ок, спасибо L E L. думаю первая формула подойдет лучше. Попытаюсь теперь все это загнать в Labview и получить осмысленные числа
я так понимаю что действующая высота всетаки больше подходит для КВ диапазона, где длина антенны как правило во много раз меньше длины волны?

Не забудьте только, что в нагрузке (приемнике) при полном согласовании максимально выделяется только половина от пришедшей мощности (половина остается во внутреннем сопртивлении генератора - антенны).

g-КУ в "разах" чтоли? а то если я дб подставлю -ноль получится



ага, знаем такую тему

Советую сильно в теоретические дебри не залезать. Все равно погрешность будет большая. Посчитайте так.
1. Задайтесь Hд. Думаю, для вашего случая с резинкой примерно можно задаться Нд=0.1м.
2. Считаем напряжение для U=E*Hд. Если E=50 мкв/м, то U=5 мкв
3. Считаем мощность в приемнике. Если Rпр=75 ом, то

P=1/2 [U^2/(2*Rпр)]=0.83*10^(-6) мквт

да я и стараюсь не залезать в дебри, пока бы эти простые формулы точно посчитать бы .
просто сделаю програмку чтобы потом любые значения можно было подставлять и смотреть результат.
В вашему рассчету вроде нормально выходит -91дбм на миливатт.

Если верите своему приемнику, то можно уменьшить Нд до 7см. Тогда примерно совпадет.

Разбирался с малой дальностью передачи и обнаружил интересную вещь. У приемопередатчиков чипкона (техас инструментс) есть программа smart RF для проверки работы чипов, так вот там есть функция простого приемника- просто выставляешь параметры приема-частота, скорость передачи и т.д. и он показывает уровень RSSI на входе приемника. Фактически, если рядом не включен никакой передатчик, то он показывает уровень шумов приемника.
Так вот, в штатном включении антенны (в 2см от платы) показания RSSI = -90дбм; без антенны или с нагруз.резистором 50Ом = -116дбм. А если подключить антенну через кабель длиной 0.5м RSSI=-101дбм.
Расчет показывет что собственные шумы антенны в полосе 100кГц (полоса пропускания приемного тракта) S = -174дбм + 10log(100000) + 10дбм(коэф.шума приемника) = -174 + 10*5 + 10 = -114дбм. Т.е намного меньше чем то что показывает приемник с подключенной антенной. Выходит эта разница есть наведенный шум от платы, тем более что удаление от нее на 0.5 метра реально уменьшает показания RSSI на 11дбм.
На плате из работающего - стоит контроллер ARM7, источники питания- кондерные понижающие/повышающие DC/DC, электр.компас ну и впринципе все. Правда платка соединяется с отладочной платой техас инструментс, которая подключена к компу через USB. Кстати подношение антенны к проводу USB повышает RSSI до -80...-85дбм.
Выходит что реальная чуствительность приемника занижена "благодаря" шумам всей цифровой части устройства? причем сильно занижена- проверял по приему пакетов с правильной CRC- при антенне на плате прием идет с трудом при уровне RSSI=-84, а когда антенна отнесена на полметровом кабеле -при RSSI=-94дбм. Фактически разница в чуствительности та же, что и разница в шумах приемника - около 10-11дбм. При вообще отключенной антенне прием пакетов начинается уже при -106дбм, что соотв.чуствительности приемника по даташиту.

Ктонить с подобным сталкивался? Что делать- ставить экраны на всю цифровую электронику? Если поставить только на чипкон, то антенна будет сосать шумы всей остальной неэкранированной электроники. Вообще все производители радиомодемов либо их вовсе не экранируют, либо помещают в экран всю плату. В моем случае поместить в экран всю плату проблематично- много кабелей, разъемов, крепежа, лампочек и прочего. Блин не знаю че делать. Выходит реально по чуствительности я теряю сейчас (-84 ) - (-106) = 22дбм!! Это ОЧЕНЬ много...

Для несколько другой ситуации, но сталкивался. Цифровые шумы гродили все. Борьба с ними велась тяжело. Прежде всего необходимо обеспечить хорошие земли плат на корпуса по периметру, а желательно и внутри платы. Стоки токов на корпус должны образовывать как можно меньшие петли. Второе - это экранировать всю цифровую часть. На выходах кабелей и разъемах ставить индуктивные фильтры (петли кабелей, ферриты). Если есть возможность не делать гальванические выходы кабелей и жгутов из платы, а делать через трансформатор. Эти меры снизили наводки децибел на 20-30. Но все равно наводки чувствовались.

да, дело ясное что дело темное

наверно всетаки экраны надо ставить. земля то нормальная у меня, 4 слоя и везде все залито или землей или питаловом, развязки тоже везде стоят, трассы питания короткие, куча переходных отверстий. сначала попробую всю плату засунуть в подходящий корпус, посмотрю что это даст.

Итак кому интересно вот результаты экранирования модуля алюминиевой фольгой:
(учитывался уровень RSSI сигнала последнего корректно-принятого пакета)

1. Исходное устройство - порог отключения (последний RSSI) = -84...86 дб

2. Обернутое фольгой без контакта с разъемом RF = -90...93 дб,
-- сам сигнал в той же точке меньше на 3...4 дб

3. Обернутое фольгой с контактом на разъем RF = -92...97 дб,
-- сам сигнал в той же точке больше на 1...2 дб

Вывод: В дополнение к некоторому увеличению сигнала в точке приема экран дает улучшение чуствительности на 7-12 дБ, что очень даже неплохо!!

Посмотрите на схему вашего устройства повнимательнее. Скорее всего источником помех являются одна-две цепи, помехи от всего остального часто бывают незначиительны. Их-то и надо экранировать/переразводить. В этом очень поможет контрольный приемник с хорошим S-метром, при возможности возьмите где-нибудь или купите свой. Возможно, незначительное изменение (на несколько кГц путем замены емкостей на кварце) тактовой частоты "уведет" помеху за пределы рабочей полосы пропускания и наступят тишина и покой.
Если схема устройства не секрет - положите сюда, попробую дать более конкретные рекомендации, и скорее всего не только я

S-метра нет, смотрел обычной 1/4 антенной подключенной к анализатору. Водил над платой, излучение от нее идет по крайней мере в диапазоне неск.десятков МГц (то, что пропускает антенна), спектр излучения очень ровный, просто как фон. Точно не уверен, но впечатление такое что излучает все- начиная с самого приемопередатчика СС1110 (в нем контроллер встроенный), потом цепи АРМа, DC/DC преобр. и т.д. Однако это излучение больше фонового шума всего на 3-5дБ.
Пробовал переводить АРМ в спящий режим- шумы немного уменьшаются, но все равно есть. Можно еще отказаться от DC/DC, но не уверен что это поможет.
зы. схему приложил, вроде ниче в ней хитрого нет- несколько каналов усиления, контроллер с АЦП для обработки, источники питания -это на первом листе. на втором приемопередатчик

Ну что ни у кого никаких мыслей нет? Как побороть наводки от контроллера и прочих товарищей.
Думаю щас всетаки поставить экран на модуль чипкона а также EMI-фильтры. Кстати в эту схему потом добавили GPS-модуль (управляется по UARTу, вынесен за пределы устройства на проводах), с ним та же фигня- не ловит ни одного спутника, если обернуть все устройство фольгой -начинает ловить 2-3 спутника.
Вопрос в другом- хватит ли этой экранировки чтобы полностью устранить наводки. Может нужно еще по цепям управления поставить EMI-фильтры, наподобие NFE61HT181C2A9L ??? По цепям питания я их точно поставлю, а вот по линиям управления- для управления приемопередатчиком это уже 7 линий, многовато фильтров надо.

У меня та же фигня была с ГПС приёмником при импульсном стабилизаторе напряжения питания. Переделал, всё стало нормально без какой-либо экранировки. Смотрите питание. И Чипконовские трансиверы напрямую от батареек отлично работают.

Ок, спасибо за инфу. Надо будет проверить эту тему, хотя у меня импульсники безиндуктивные, по идее от них не должно быть электромагнитных помех.

Иголки/провалы короткие запросто так влияют. По-моему они есть почти в любых импульсных питаловах.

Я бы их выкинул конечно, так оно проще бы было, но повышающий нужен чтобы из 3В делать 5В, тут никуда не денешься. Аккумулятор конечно можно взять на 7.2В, но его нужно понижать аш до 1.8, а это жутко неэкономно выходит. Поэтому придется както гасить помехи- экраны, фильтры и т.д ставить. Тем более что в мобильниках эту проблему ведь решают -там ведь тоже и контроллеры и DC/DC и радиомодем стоит и вроде все довольны друг другом и никто никому не мешает

Я не предлагаю выкинуть DC-DC, просто посмотреть внимательно на то, что они выдают при нужных нагрузках. При нужде поменять на другие.

Ступил. не в ту ветку, сорри. См. http://electronix.ru/forum/index.php?showt...mp;#entry859700

скажите, а каким образом произведен перевод 5 мкВ/м в дБм? подскажите формулу для перевода из децибел-милливатт (дБм) в Ватты и Вольты.

Например, здесь:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%....81.D1.82.D0.B8

Есть таблицы:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%....81.D1.82.D0.B8

Достаточно только набрать запрос в поисковике - перевод децибелов в ватты.

Вопрос конечно интересный, как я  это посчитал 3 года назад, трудно вспомнить. 5мкВ/м это напряженность поля (Е), чтобы от нее перейти к мощности нужно либо воспользоваться стандартной формулой, либо найти программу которая умеет переводить, но в любом случае нужно знать усиление антенны или ее эффективную длину (тогда умножая E*l получим U на зажимах антенны, ну а от U через сопротивление (обычно 50 Ом) прийти к мощности. 


Формула вот (самая первая которая): Формула

А вообще почитайте эту ветку, может пригодится. 

http://electronix.ru/forum/index.php?showt...60&start=60

А вообще вот тут очень прикольные калькуляторы, на джаве, и переводчики величин тоже есть покапайтесь
RF Technical Resources