設計短距離無線系統的人一定都知道Friis公式與路徑預測幫助很大：
Pr是天線接收到的信號功率；Pt是發射功率；Gt和Gr分別是發射天線增益和接收天線增益——單位為功率比而非dB，來自各向同性輻射；λ是信號波長，單位為米；d是發射機與接收機之間的距離，單位也是米。
你可以轉換公式以預測距離d：
Friis公式在進行性能預測時非常好用，特別適用于超出視距（LOS）的UHF和微波頻率。公式需要兩端的天線采用相同的極化方式。盡管它不是所有應用都合適，但依然非常實用。
Friis公式也為無線傳輸的一些關鍵元素提供了實用的見解。例如：波長很重要，波長越長或頻率越低，距離就越長（λ = 300/fMHz）。這意味著在相同的功率水平下，采用900MHz無線連接比2.4GHz或5GHz連接傳輸距離更遠。Friis公式也指明了定向天線的重要性。增益天線是一種相對簡單的辦法，可以在不增加傳輸功率與功耗的前提下增加距離與連接可靠性。
其它方面的因素也會影響對傳輸距離和性能的預測，其中有一個重要的因素是接收機靈敏度。接收機靈敏度通常根據接收機電路的最小觸發功率計算，單位是損失多少dBm。典型的芯片無線接收機的靈敏度范圍是-80到-110 dBm，數字越大，靈敏度越高。不過要注意靈敏度范圍須在特定的數據率條件下測定，較低的數據率意味著更低的誤碼率（bit error ratio，BER）和更高的接收靈敏度。因此，為了提升路徑和傳輸距離的可靠性，在應用中應該盡可能使用最低的有效數據率。
另一個實用的公式是路徑損耗（path loss）。
公式中的f單位為MHz，d單位為英里。米除以0.000621可換算為英里。
在做路徑損耗預測的時候，你可以算出鏈路預算，單位是db/dBm。
接收天線接收到的功率為：
Pt+Gt+Gr–路徑損耗–裕量
得出的數字應當比接收靈敏度更大，若非如此，就應該先考慮天線增益，因為增加天線以增強發射功率的方法通常更難且更貴。
保守地說，你也可以把裕量包含進去，裕量考慮了電器和環境因素對信號強度的影響。如果范圍在5-15dB就還不錯，也能保證鏈路中有可靠的裕量。
還有其它因素需要考慮：這種頻率下傳輸線損耗可能很驚人。同軸電纜可以正常傳輸 UHF 或微波信號，但信號衰減很致命，幾英尺的距離就可能帶來相當程度的信號衰減量。因此使用線纜的長度也是一個因素。
要記住，上述公式基于視距路徑。如果應用要求穿墻、樹或其他障礙物，以上公式則不準確。你可以為上述公式增加路徑損耗數據作為補充，但數字范圍可能較大（10-30dB）。
最后一點，所有這些預測因素都不包括噪聲。如果發射功率可以保持較高水平、路徑損耗保持較低、接受靈敏度較高，通常能克服任何無線系統內的噪聲。
這些公式都非常有用，我之前在不同的無線應用里用到了無數次。或許它們也能幫到你。 |
