關于RF波中的衰減和自由空間路徑損耗

我們注意到波長，速度，頻率和幅度是波的定義特征，但是我們還對另一件事感興趣（如果您忘記了這是什么，則可能要回頭再看一遍）。重新閱讀該專欄）。我們還注意到，每種RF協(xié)議都取決于RF波的行為或波力學。在本專欄中，我們將集中討論衰減和自由空間路徑損耗的概念。

每個波都包含固定量的能量，并且隨著波的傳播，相同量的能量會散布在整個不斷增長的波前。就是說，單個波形成了一個不斷增長的“殼”，并且像膨脹的氣球的橡膠表面一樣，能量的傳播越來越稀薄。但是，與氣球不同，它永遠不會彈出，而是永遠膨脹。這就是為什么與信號相關的能量隨距離而下降，為什么下降1 / r2的原因-波前是表面積。這種插入能量稱為衰減，或更準確地說，稱為自由空間衰減。信號穿過某物時也會衰減，但此后會進一步衰減。

（來源：ruckuswireless.com）

發(fā)射信號比接收信號強得多的主要原因基本上是幾何形狀。如果我們的發(fā)射天線是典型的偶極天線（棒子，“橡皮鴨”），而我們的接收天線是相同的，那么這些天線必須離得很近以截取甚至1％的發(fā)射功率。最終結果是實際上只有很少量的發(fā)射能量擊中了接收器。

撞墻：當波浪撞擊物體時

如我們所見，僅在太空中旅行會嚴重降低接收信號的能量。在使用Wi-Fi的情況下，我們不必停在那里，因為我們還有其他需要擔心的問題。我們通常希望Wi-Fi能夠通過墻壁，門口或其他充滿“東西”的房間工作。這些東西如何影響Wi-Fi信號取決于所考慮的東西。大多數(shù)可能性如下：

（來源：ruckuswireless.com）

傳輸（帶有衰減）：波浪撞擊墻壁并穿過墻壁，從而降低了信號強度（“損耗”）。這通常是預測性站點調查所建模的：路徑穿過的每堵墻都會增加多少路徑損耗。通常，在設計Wi-Fi部署時，最重要的因素是找出穿過墻壁的損耗（以及傳輸損耗）。作為設計經(jīng)驗法則：“視線為最佳；視線為最佳。一堵墻好，兩堵墻壞?！钡@確實取決于所涉及的材料。

反射：波浪從墻壁反彈。這對于Wi-Fi接入點（AP）和設備的設計非常重要，因為它是多路徑的源頭，也是多輸入/多輸出（MIMO）的秘密，其詳細信息將在后面的專欄中介紹。但是，如果您設計的是網(wǎng)絡而不是AP，那么在大多數(shù)情況下，這不會影響Wi-Fi網(wǎng)絡的日常運行。如果全反射，則墻壁不允許透射。盡管在故障排除或異常情況下可能會出現(xiàn)部分反射，但實際上它可能會發(fā)生在室內幾乎所有地方，并且不會影響您的設計。

您謙虛的作者知道一位Ruckus經(jīng)銷商需要在兩座建筑物之間建立點對點鏈接，而這兩座建筑物之間有較高的第三座建筑物。由于無法獲得視線，該經(jīng)銷商將信號反射出了第四座建筑物–玻璃塔–以“將信號包裹在拐角處”。更常見的情況是，如果您的家庭AP位于房屋的一側，因為那是您的Internet訪問位置，而您又無法繞開電纜進行適當?shù)募胁渴?，則可以在其后面放置一面鏡子來實現(xiàn)“快速而臟”的定向天線。

折射：盡管這對于本次討論的完整性很重要，但與Wi-Fi設計無關。當電磁波以垂直但不垂直的任何角度撞擊表面時，電磁波將在傳播時發(fā)生彎曲。這就是為什么我們可以看到玻璃，以及為什么控制玻璃的幾何形狀可以使我們制造鏡片的原因。原則上可以構建Wi-Fi鏡頭，但是反射天線是集中信號的更有效方法。由于Wi-Fi波比可見光大得多（分別為5到12厘米和400到700納米，可見光）擊中了整個墻壁，因此波前的折射根本就沒有關系。

盡管傳輸，反射和折射是不同的效果，但通常三者都在同一堵墻中穿行-一些信號被傳輸，一些信號被反射，并且傳輸?shù)男盘柨赡鼙徽凵洹?/p>

衍射：這是通過與海浪撞擊相同尺寸的開口發(fā)生的。結果，這波浪潮“傳播”更多。對于Wi-Fi而言，這種情況并不常見，但是您可能會遇到這樣的情況，即使AP客戶端的視線仍然不好，開門仍可以更好地接收信號。

吸收：這很簡單；信號被完全吸收，沒有透射或反射。這些影響可能都不是全部，但是鹽水水族館和樹木可能做得很好。

散射：這發(fā)生在不規(guī)則的反射表面上。您的環(huán)境中可能沒有足夠的迪斯科球，但是高中舞會的裝飾可能解釋了對Wi-Fi質量的抱怨突然增加。

別再碰自己了：當海浪互相撞擊時

當波浪碰撞時，它們最大的優(yōu)點是它們彼此通過。在撞車之前，撞車之后，他們繼續(xù)前進，好像什么也沒發(fā)生。不幸的是，在他們碰到的地方，他們彼此陷入混亂。我們指出這一點是因為沖突波是我們在Wi-Fi中說“干擾”時的意思。

關于干擾，要記住的非常重要的一點是，干擾僅發(fā)生在接收器上！我們不在乎載波信號在到達接收器的途中受到了多大的干擾，而只是在接收器上發(fā)生了什么。同樣，在進行故障排除時，使用協(xié)議分析儀或頻譜分析儀時，您所看到的是分析儀的接收天線處發(fā)生的情況，而不是其他地方，因此請不要讓它愚弄您。

我們在RF通信中需要的是具有清晰規(guī)則特性的可預測的良好電波，因為這樣我們就可以檢測出傳達信息（“信號”）的那些特性中的變化。這就是干擾使我們付出的代價。

當波浪碰撞時，它們加起來。如果兩個波發(fā)生碰撞，則所得波的振幅將是振幅的總和?，F(xiàn)在，如果原始信號是相似的波（相同的頻率和幅度）并且它們是同相的，那么波峰會擊中波谷而波谷會擊中波谷，那么它們就會相長干涉并且信號實際上會變得更強。相比之下，如果它們完全異相（相差180°），則它們會產(chǎn)生相消干擾，從而使信號降為零。

（來源：ruckuswireless.com）

這兩種情況都是理想的極端情況，除非有人試圖使它們發(fā)生，否則基本上不會發(fā)生。另一方面，由于Wi-Fi中只有這么多的信道，并且由于這些信道可以被其他協(xié)議使用，因此非常常見的是，多個發(fā)射機發(fā)送相同頻率的波而沒有相位的協(xié)調。

編輯：hfy