如何选择工业无线组件

在过去的十年中，无线技术已成为工业专业人员减少运营费用的最有效方法之一。有线系统的人工和材料费用可能比无线系统高出500%。由于这些潜在的节省，工业市场见证了无线市场接受度的快速增长。

虽然无线电设备本身显然是设备的关键部分，但安装方法和辅助设备也会影响无线网络的可靠性。不良的安装方法，加上低质量的配件，可能导致无线网络故障。

功率测量

无线系统用一个共同的单位系数测量所有无线电的输出功率和组件的增益和损耗。这个共同因素被称为分贝。分贝(dB)是功率比的缩写，使用下面的公式计算。注意P1和P2指的是同一个动力单元。

数据库日志⁡= 10 (P1和P2)

在无线通信中，功率用dBm表示。dBm以dB计算，但P2总是等于1mW。

日志⁡dBm = 10 (P / (1 mW))

表1显示了无线通信中常见的一些功率级别。

无线通信常用的功率等级

承蒙:凤凰联络

每增加3dbm，功率效应加倍。增加6 dBm将使无线链路的有效视距范围增加一倍;dBi为各向同性天线的增益。各向同性天线向各个方向辐射均匀。dBi和dBm可以相加，得到的和用dBm表示。

链路预算

所有天线增益、电缆损耗、无线电传输功率、接收器灵敏度和路径损耗的总和就是“链路预算”。剩下的一层被称为渐变边界。这是在接收信号和无线电设备的最小接收阈值之间的缓冲层。

环境变化会使传输信号衰减，因此在设计无线网络时，在路径的链路预算中计算10- 20db的衰减余量以补偿任何此类变化是很重要的。使用高增益的天线和低损耗的同轴电缆，或者在可能的情况下增加传输功率，是增加衰减余量的两种方法。图1显示了计算的概览。

天线选择

正确的天线安装是至关重要的，将影响整个系统的性能。第一步是选择设计用于合适频率和匹配阻抗的天线。选择一个具有适当增益的天线用于路径。

天线极化:

偏振指的是无线电通过空间发射能量的方向。天线有三种极化方式:垂直、水平和径向。

交叉极化天线意味着接收器只能接受传输功率的一小部分。天线的角度决定了发射功率的比例。例如，相位偏离90度的天线将无法接收功率。相反45度或130度的天线只能接收到一半的功率。

然而，交叉极化并不一定是一件坏事。在同一频率下工作的两个相邻或重叠的网络会产生干扰。在这种情况下，改变其中一个网络的极化可以克服两个网络之间的干扰信号。

通用天线特性

全向天线覆盖360度平面，在所有方向上具有几乎一致的特性(图2)。全向天线的一些常见应用包括发射器和接收器之间的位置可以改变的情况、移动应用或多点网络。当视线被遮挡时，它们也是理想的，因为反射可以用来将信号从发射器发送到接收器。

安装全向天线的最佳位置是在桅杆顶部或控制柜上。这使得它在各个方向上都有尽可能多的自由空间。然而，不幸的是，这并不总是可能的。如果全向天线必须安装在桅杆的侧面，安装人员必须观察具体的测量和距离，以安装天线远离桅杆，以获得最佳信号。

如果全向天线安装在导电材料上，例如主控柜，则会影响其方向特性。天线与导电材料之间的直径和距离可以显著改变天线的覆盖面积。应避免墙壁安装，因为墙壁对天线的传输性能有很大影响。如果墙上安装是唯一的选择，安装应该有至少一半的波长各自的工作频率的距离墙和天线之间的距离。

八木天线

八木天线(图3)向特定方向辐射功率。这增加了距离，减少了干扰的机会。

随着八木天线增益的增加，能量变得更加集中。这会导致光束宽度减小，因此正确的对准变得更加关键。将这些天线对准所需的通信方向(例如在主站)是非常重要的。具有远距离视线的远程固定电台应使用定向天线。天线的末端(离支撑天线杆最远的地方)应面向相关联的基站。

具有多个从无线电的主位置必须始终具有全向天线，并且从无线电可以具有八木天线以增加距离的可能性。在天线方向的最终对准中，它应该朝向最大的信号强度。

定向天线必须安装牢固。强风可能会摇动或摇晃不稳定的天线，这可能导致严重的错位。

天线电缆

许多安装人员忽略了天线同轴电缆。使用低质量的电缆会降低效率甚至损坏收音机。

同轴电缆每损耗3db，传输距离缩短一半。选择正确的同轴电缆取决于:

• 跨越发射机和天线之间的距离所需的电缆长度
• 可容忍的信号损失量
• 成本的考虑。

远程传输路径可能会更弱。低损耗电缆类型将工作最好，特别是如果电缆必须超过50英尺长。如果你有一个短距离的系统或只需要一个短同轴电缆，一个效率较低(和昂贵)的电缆可能就足够了。

电缆的损耗取决于频率。随着无线电工作频率的增加，电缆损耗也随之增加。咨询同轴电缆数据表，以确定它是否将与您预期的无线电频率工作。

电缆的弯曲半径是安装过程中需要考虑的另一个重要因素。弯曲半径是在不发生扭结、损坏或缩短电缆寿命的情况下与电缆内部曲率的最小比值(见图4)。电缆的数据表通常包括弯曲半径。

电力供应

如果没有足够的电源，无线电就不能正常工作。这可能导致无线电连接断断续续、数据丢失或需要重置设备。然而，许多设计人员在设计无线网络时忽略了电源。

许多无线电将具有需要大量功率的操作模式或时间。电源必须为所有连接的负载提供足够的电流。它还应该至少有30%的开销来补偿扩展和消耗可变功率的负载。

安装UPS作为备用电源也是一个很好的做法，特别是在高完整性的站点。当现场电源故障时，UPS将充当备用电源。

选择合适的无线配件

一个高质量的无线网络需要提供可靠的通信，通常可以服务多年。新安装的无线网络中的大多数问题都是由于选择不当或质量差的附件造成的，然而对许多人来说，在规划他们的网络时，附件通常是事后才想到的。从规划到安装，为您的无线系统选择合适的组件与选择主系统同样重要。

- David Burrell是Phoenix Contact的无线产品专家。编辑:马克T.霍斯克，内容经理，CFE媒体，控制工程，设备工程,Consulting-Specifying工程师,mhoske@cfemedia.com．

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