怎样选择适合您应用的无线网络

于发射功率加系统天线增益再减去路径损耗，如下面的公式所示。

设R = 接收到的信号强度

Pt= 发射功率

Gant = 天线增益

L = 路径损耗

如果一个系统的输出功率为 10dBm，系统天线增益为 0，在理想环境下的自由空间为 100 米，那么，它接收到的信号强度将为：

2.4GHz，-70dB

915MHz，-62dB

433MHz，-55dB

这表示，运行频率为2.4GHz的系统接收器的灵敏度至少应达到-70dB，才能在理想的自由空间环境下检测到信号。

除了自由空间路径损耗以外，传输信号也会因建筑物、植被和其它物体而衰减。接收器试图对输入射频信号进行解码时也会受到多路径和信号散射等其它因素的影响。哈他模型 (Hata Model) 等其它路径损耗考虑了天线高出地面的距离和市区环境的影响带来的损耗，这些模型能够更真实地反映路径损耗。大多数应用中的实际路径损耗值比图3中给出的路径损耗值大得多。有趣的是，路径损耗会随着频率的增大而增大。这就是运行频率为 2.4GHz 的系统比运行频率为915MHz或433MHz 的系统的数据传输范围小的原因。

射频设计中常用的经验法则是：链路预算增加6 dB会使数据传输距离大致翻一番。利用该经验法则就不难看出，运行频率为915MHz的系统的数据传输距离将是运行频率为2.4GHz的系统的数据传输距离的两倍多。运行频率为433MHz的系统的数据传输距离将是运行频率为915MHz的系统的数据传输距离的一倍。因此，运行频率较低的系统可实现较长距离的数据传输。

此外，数据传输速率在工业网络的运行频率和调制类型选择中也扮演着重要角色。如之前所述，远程温度监控和致动等应用最好应采用以低功率运行较小的软件栈的专线网络。为预期应用定制数据包可大幅简化这些专线网络。

采用ISM频段专线网络的无线解决方案的数据传输范围或覆盖范围通常要比ZigBee、蓝牙或WLAN的数据传输范围或覆盖范围好很多。除了专线网络以低频率运行降低路径损耗之外，其它因素也可增大专线网络的数据传输范围。数据包小、数据传输速率低和能够发送多份数据副本是专线网络通常优于基于标准网络的原因。图4为各无线网络的覆盖范围与技术的对比。

图4：各射频网络的覆盖范围与技术

ZigBee和ISM频段专线网络的功耗更符合工业网络中对温度、压力和致动数据的远程监控的期望。ZigBee节点用一对AA电池可运行一年左右，而使用专线ISM频段协议的节点在同样的电源支持下可轻松将寿命延长至10年。ISM频段解决方案的电池寿命较长的原因是设计者能够选择数据的占空比，从而针对特定情况定制解决方案。

全球公认的ZigBee 802.15.4系统运行频率为2.4GHz，采用DSSS（直接序列扩频，偏移四相相移键控）作为调制方案。ZigBee无线电设备还能在美洲地区以915MHz DSSS运行，并在欧洲地区以868MHz DSSS运行；这些频率的调制方案为BPSK（二进制相移键控）。目前，大部分ZigBee解决方案的运行频率均为2.4GHz。由于2.4GHz频段在全球范围内被广泛用于众多无线标准和微波炉中，它已变得日益拥挤。不太拥挤的ISM 915、868频段或433MHz频段可成为拥挤的2.4GHz无线解决方案的替代方案，应予以考虑。

与915MHz或更低的频率相比，运行频率为2.4GHz的系统的天线波长较短。这就是许多WLAN路由器需要两根天线（运行频率为5.6GHz的802.11g需要三根天线）的原因。反射和多路径会导致运行频率为2.4GHz的系统在数据传输过程中出现零位。以915MHz等较低的运行频率实现网络通信不会显示多路径和置零，因而只需一根天线就能良好运行。运行频率为915MHz或更低的很多应用可使用板载带状PCB天线实现网络通信。减少天线数量有助于降低整个系统的成本，也是运行频率超出2.4GHz的网络通常会选择成本低、数据传输范围长的工业网络的另一个原因。

那么，ISM频段内可用的其它方案有哪些？ 这些年来，工程师们创造出了采用OOK（开关键控）、ASK（振幅键控）和FSK（频移键控）调制方案的专线射频网络。很多时候，这些网络具有工程师不容忽视的优点。麦瑞目前提供频段为310MHz到950MHz的收发器，可在ISM频段内执行遥控无钥匙进入(PKE)和双向无线网络协议。无线网络最复杂的地方是微处理器使用的软件栈。这最后一部分的设计会让许多射频设计超出标准。

麦瑞已利用MICRF505 FSK收发器芯片使通用型C源代码成为了用于调频扩频技术(FHSS)的FCC 15.247兼容式协议。 该软件名为MicrelNet，调制方案采用FHSS，带宽为250KHz，跳频为25。MICRF505芯片配备板载功率放大器 (PA)，无需外部传送/接收开关即可实现-3dBm到+10dBm的信号强度至天线的传输。使用设置为10d