请教蓝牙天线的场型增益与通讯距离的关系

wjljmuxmcn Post at 2006/2/9 13:35:00
请问蓝牙天线在I/O口输入理想状态下,其场型增益与通讯距离是否有一定的关系,这个关系是怎样的?如Peak Gain为0dB状态下是什么情况?Average Gain为-5dB状态下又是什么情况?请高手赐教!
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wjljmuxmcn Post at 2006/2/10 12:13:00
<P>是dBi,写错了!</P><P>怎么没有高手愿意出来讲解,感谢大家支持!</P>

easychen Post at 2006/2/10 13:45:00
<P>当然增益越高,天线的辐射越强,通信距离越远.</P><P>Peak gain 和 Average gain是不同的概念,Peak gain是天线的最大方向上的gain,Average是在某个面上取平均的结果.</P>[br]<p align=right><font color=red>+3 RD币</font></p>

wjljmuxmcn Post at 2006/2/13 12:44:00
<P>谢谢easychen,我知道它们的不同意思,我想了解的是:比如均值-5dBi能达到几米的距离(理想状态下,暂时不考虑其他干扰因素)是否有一个计算公式可以算出来?</P>

easychen Post at 2006/2/13 21:56:00
跟你的发射设备的发射功率和天线的增益有关系,EMC也很重要.

wjljmuxmcn Post at 2006/2/20 9:12:00
easychen老大能不能正面帮忙回答问题。已经说明在理想状态下,暂时不考虑其他干扰因素。

Godfinger Post at 2006/3/22 14:47:00
<P>关于天线增益与实际通讯之间是没有什么具体的计算公式可遵循的,大概的关系只能通过实际反复测试总结得出。</P>

woshifanka Post at 2006/3/22 17:51:00
<P>辐射场型方面,蓝牙产品的天线应该是全向性的而可以与来自四面八方的其它蓝牙产品互相联系;
在天线增益方面,由于蓝牙使用的ISM频段其操作波长短,对于传输介质或传输路径中的障碍物或导体所
造成的能量损耗相对提高。故虽然蓝牙产品标榜为短距离传输装置,但仍应考量在室内环境中使用会有家
具、房间墙壁甚至人体等的电磁波障碍物存在,所以蓝牙天线的增益也不能够太小;</P><P>如果成本容许的情况下,建议使用陶瓷天线。</P><P>另外,设计时应该要考虑天线摆位对场型的影响,以及要注意实际使用时,人体对天线电性能及场型的影响。</P>[em15][br]<p align=right><font color=red>+3 RD币</font></p>

wenzijia Post at 2006/3/25 22:57:00
设发射功率为<FONT face="宋体, MS Song">PT</FONT>,发射天线增益为<FONT face="宋体, MS Song">GT</FONT>,工作频率为<FONT face="宋体, MS Song">f . </FONT>接收功率为<FONT face="宋体, MS Song">PR</FONT>,接收天线增益为<FONT face="宋体, MS Song">GR</FONT>,收、发天线间距离为<FONT face="宋体, MS Song">R</FONT>,那么电波在无环境干扰时,传播途中的电波损耗<FONT face="宋体, MS Song">     L0 </FONT>有以下表达式:<FONT face="宋体, MS Song"> 
    L0 (dB) = 10 Lg</FONT>(<FONT face="宋体, MS Song"> PT / PR </FONT>)<FONT face="宋体, MS Song"> 
    = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB) 
[ </FONT>举例<FONT face="宋体, MS Song">] </FONT>设:<FONT face="宋体, MS Song">PT = 10 W = 40dBmw </FONT>;<FONT face="宋体, MS Song">GR = GT = 7 (dBi) </FONT>;<FONT face="宋体, MS Song"> f = 1910MHz 
    </FONT>问:<FONT face="宋体, MS Song">R = <st1:chmetcnv UnitName="m" SourceValue="500" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">500 m</st1:chmetcnv> </FONT>时,<FONT face="宋体, MS Song"> PR = </FONT>?<FONT face="宋体, MS Song"> 
    </FONT>解答:<FONT face="宋体, MS Song"> (1) L0 (dB) </FONT>的计算<FONT face="宋体, MS Song"> 
    L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR     (dB) - GT (dB) 
    = 32.45 + 65.<st1:chsdate Year="1962" Month="6" Day="7" IsLunarDate="False" IsROCDate="False">62 - 6 - 7</st1:chsdate></FONT><FONT face="宋体, MS Song"> - 7 = 78.07 (dB) 
    </FONT>(<FONT face="宋体, MS Song">2</FONT>)<FONT face="宋体, MS Song">PR </FONT>的计算<FONT face="宋体, MS Song"> 
    PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( μW ) / ( 10 0.807 ) 
    = 1 ( μW ) / 6.412 = 0.156 ( μW ) = 156 ( mμW ) 
    </FONT>顺便指出,<FONT face="宋体, MS Song">1.9GHz</FONT>电波在穿透一层砖墙时,大约损失<FONT face="宋体, MS Song"> (10~15) dB </FONT><BR line-break"><BR line-break">[br]<p align=right><font color=red>+3 RD币</font></p>

eric_wpeng Post at 2006/5/19 17:08:00
<P>9楼的计算用的是<FONT size=2>根据经典的Friis传输公式,具体的内容可以查看 <b>移动通信无线电波传播</b></FONT></P><P><FONT size=2><b>需要注意的有2点:</b></FONT></P><P><FONT size=2><b>1,适用范围R处于天线远场</b></FONT></P><P><FONT size=2><b>2,当天线没有匹配时,还要考虑反射系数的影响</b></FONT></P>

YCBT Post at 2006/5/20 11:47:00
<DIV class=quote><B>以下是引用<I>wjljmuxmcn</I>在2006-2-9 13:35:00的发言:</B>
请问蓝牙天线在I/O口输入理想状态下,其场型增益与通讯距离是否有一定的关系,这个关系是怎样的?如Peak Gain为0dB状态下是什么情况?Average Gain为-5dB状态下又是什么情况?请高手赐教!
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辐射场型(Radiation Pattern)
辐射场型是用来描述由天线所辐射出的能量与空间中任意位置的相互关系,藉由辐射场型
图可以得知由天线所辐射出来的电磁波在空间中每一个位置的相对强度或绝对强度。以最
常见的偶极天线(Dipole Antenna)为例,图2 为偶极天线在远场(Far-field)量测系统中的坐
标参数示意图,其辐射场型图是以图3 之水平面(Azimuth)及垂直面(Elevation)两个正交平
面的二维场型图来表示。简单来说,所谓水平面的辐射场型图即为由z 轴上往偶极天线看
下去所得到的电磁波强度在x-y 平面上的分布图;而垂直面的辐射场型图则为由天线的侧面
(即x-y 平面上)往偶极天线看进去所得到的电磁波强度在x-z 或y-z 平面上的分布图。以偶
极天线的水平面场型来看,电磁波强度在任意方向上都相等,这就是所谓的全向性
(Omni-directional)辐射场型;但在垂直面场型中,电磁波强度则是在θ等于90 度的方向上
有最大值,是属于具有方向性(Directional)的辐射场型。故由天线的辐射场型可以决定天线
的摆放位置以及得知天线的最佳发射与接收方向等辐射特性。
指向性(Directivity)与天线增益(Gain)表1 全球主要地区的ISM 频段配置
Region ISM Band(GHz) Available Channels
U.s.,Japan&Europe 2.4000~2.4835 79
France 2.4000~2.4835 23
天线的指向性与其辐射场型有关,所以指向性也是方位角的函数,其定义如下:
D(θ,ψ)=【天线在(θ,ψ)方向上的辐射强度】/【全向性天线的辐射强度】
由于全向性天线在任意方向上的辐射强度都相同,所以在上述指向性的定义中被当作为参
考的标准值,故指向性是以dBi 为单位。由以上的定义不难发现,指向性越高的方向其实
就是天线辐射能量越集中的方向。但是在实际的应用上,由于必须考虑天线本身的辐射效
率(Efficiency)问题,故通常都以天线增益的大小来代替指向性,两者之间的关系为:
G(θ,ψ)=eD(θ,ψ)
其中,天线的辐射效率高低与电磁波辐射过程中所损失的能量多寡有关。图4 说明了利用
天线来做能量传送与接收的过程中所有可能会产生的能量损失,这些损失的能量包括了天
线输入端阻抗不匹配造成的能量反射、天线本身的材质在高频下所产生的能量损耗以及在
传播介质中所消耗的能量。通常天线增益都以最大值来表示,故可将天线增益简单的以G
来表示,其单位亦为dBi。
蓝牙天线在不同操作模式下的设计考量
蓝牙的传输模式是以一个微微网(Piconet)为基础,一个微微网内可以同时存在七个蓝牙的
从动装置(Slave)与一个主动装置(Master),在同一个微微网内所有从动装置的跳频序列
(Frequency Hopping Sequence)必须与主动装置互相配合。如图5 所示,在微微网的基础
下可以容许单点对单点(Point to Point)、单点对多点(Point to Multipoint)以及数个微微网互
相链接的多种传输模式。在以上这些模式中,不论是微微网内的主动或是从动装置,因为
都需要与网内随时改变位置的从动或主动装置联系,故这些装置所使用的天线辐射场型必
须是近似全向性的,若是使用指向性过高的天线来做传送或接收,将会造成两个蓝牙装置
之间的讯号在某些相对角度上无法正常传送。图6 是在室内环境使用固定式的接取装置
(Access Point, AP)来与其它蓝牙装置进行传输的模式。由于接取装置AP 已经被固定在室
内的某些适当位置以便对室内的蓝牙装置做数据传输,所以使用在AP 装置上的天线不一
定需要全向性,反而是依安装位置及传输范围来设计在固定方向上具有高指向性的天线才
能得到最好的传输效果。至于其它的蓝牙装置仍是以全向性的天线最能符合其需求。


liang168 Post at 2006/5/22 13:39:00
人体对天线电性能及场型的影响有方法吗