无线通信距离的主要性能指标有四个：

一是发射机的射频输出功率;

二是接收机的接收灵敏度，

三是系统的抗干扰能力;

四是发射/接收天线的类型及增益;

而在这四个主要指标中，各国电磁 兼容性标准（如北美的ＦＣＣ、欧洲的ＥＮ规范）均只限制发射 功率，只要对接收灵敏度及系统的抗干扰能力两项指标进行优 化，即可在符合ＦＣＣ或ＣＥ标准的前提下扩大系统的通信距 离。 一、影响无线通信距离的因素 1、地理环境 通信距离最远的是海平面及陆地无障碍的平直开阔地，这也是通 常用来评估无线通信设备的通信距离时使用的地理条件。其次是 郊区农村、丘陵、河床等半障碍、半开阔环境，通信距离最近的 是城市楼群中或群山中，总之，障碍物越密集，对无线通信距离 的影响就越大，特别是金属物体的影响最大。

根据路径损耗公式: Ld=32.4+20logf +20logd f=MHZ d=Km 可知信号每损耗6dB 通讯距离就会减少一半!

所以如果无线模块附近的障碍物较多时也会影响通讯的距离和 可靠性. 2、电磁环境 直流电机、高压电网、开关电源、电焊机、高频电子设备、电脑、 单片机等设备对无线通信设备的通信距离均有不同程度的影响。 3、气侯条件 空气干燥时通信距离较远，空气潮湿（特别是雨、雪天气）通信 距离较近，在产品容许的环境工作温度范围内，温度升高会导致 发射功率减小及接收灵敏度降低，从而减小了通信距离。 4、发射机的射频输出功率 发射功率越大，通信距离越大；从理论上说发射功率可无限制地 增加，但实际上由于受成本或技规的限制，发射机的输出功率也

是有限的。 5、接收机的接收灵敏度 接收灵敏度反映了接收机捕捉微弱信号的功能，接收灵敏度越 高，通信距离也越远。但由于受自然界电磁噪声及工业污染、电 子元器件固有噪声的影响，-123dBm（即0.158uv）通常被认为 是现代无线电通信中纯硬件实现的接收灵敏度的极限值，很难突 破，即使加上软件纠错也只能再改善1-3dB，如果通信系统的接 收灵敏度已接近这一极限值就已无潜力可挖了，要提高通信距离 只能从其它方面着手了。SEMTECH(XEMICS)的XE1203 在 1.2kbps 的通讯速率下接收灵敏度可达 -114------116dBm,XE1205 在1.2kbps 的通讯速率下接收灵敏度 可达-120-------121dBm(注:此灵敏度下通讯的误码率为0.1%) 6、系统抗干扰能力 实际的通信环境总是存在着各种干扰源，在同样的发射功率和同 样的接收灵敏度的前提下，系统的抗干扰能力越强，实际通信距 离也越远。许多高频工程师都有这样的体会：在实验室（屏蔽网 房）内测试，调幅机与调频机的发射功率和接收灵敏度都相同， 但在实际环境中测试时，调频机的通信距离往往是调幅机的若干 倍，甚至调幅机根本就不能工作，而调频机仍能有较远的通信距 离，原因是调频机的抗干扰能力要比调幅机强得多。而影响无线 通信系统抗干扰能力的因素也很多，主要与调制/解调方式，工 作带宽，电路设计PCB 板布局和退耦及屏蔽措施是否得当有关，一般而言，调频系统的抗干扰能力优于调幅系统，而窄带系统的 抗干扰能力优于宽带系统，因此，带宽越窄，抗干扰能力就越强， 在同一发射功率和接收灵敏度条件下，通信距离也越远。XE1203 的通讯带宽 最小为200KHZ,XE1205 的最小带宽可达7KHZ. 另 SEMTECH(XEMICS)公司的RF IC 都是基于零中频结构的设计, 这样不仅能省去昂贵的IF 滤波器,而且有更好的抗干扰特性 7、软件纠错 具有软件纠错的系统，其通信距离也比无软件纠错的系统远；软 件纠错能改善接收灵敏度1-3dB，但会产生一定的延时，在实时 性要求很高的系统中也要考虑这一因素的影响。 8、天线类型及其增益 天线的增益越高，通信距离也越远。当发射机采用高增益的定向 天线时，能显著提高通信方向上的功率密度（场强），而接收机 采用高增益定向天线时能显著改善信号/噪声比，并提高接收场 强，从而大幅度提高通信距离。目前适合ISM/SRD 免证使用频 段的无线通信设备使用的天线有以下几种： 鞭状天线（螺旋天线、拉杆天线）：增益0~3.5dB，适合便携式 移动手持机使用 中增益吸盘天线：增益5.5~7dB，适合固定机及车载机使用 高增益全向天线：增益8.5~10dB，需室外安装，适合于固定机 组网用高增益定向天线：增益10~`12dB，需室外安装，适合于远距离 固定机用 需要说明的一点是:增益越高的天线其几何尺寸也越大,特别是高 增益的定向或全向天线要求室外安装才能发挥其最佳效率,所以 选项购天线是也要考虑使用及安装是否方便。 9、天线有效高度 在各种条件相同的前提下，天线距离地平面的高度越高，通信距 离越远，特别是在城市环境下，提高天线的高度比增大发射功率 对通信距离的影响要大得多。 二，无线通信距离的估算 从上面的分析可知：很多因素都会影响无线通信设备的通信距 离，而其中的地理环境、电磁环境、气侯条件对无线通信距离的 影响是由用户的使用条件决定的，难以改变，也很难用一个数学 表达式描述出来，只有那些能量化的因素才能用一个数学表达式 描述。 对于工作频率范围在300MHZ~3GHZ 之间的无线通信设备，在 视距范围（又称自由空间）内，已知发射功率P（W）、接收灵 敏度E（uv）、发射天线R 的有效高度Ht(m)及接收天线有效高 度Hr（m）、发射天线增益Gt 及接收天线增益Gr（单位均为倍， 而不是dB）、载频波长λ（m），则通信距离d（m）可由下：设发射功率为P（W），发射天线及接收天线增益分别为Gt 和Gr （单位均为倍），发射天线及接收天线的有效高度分别为ht 和 hr（单位均为米），发射机与接收机之间的距离为d（m），射频 信号波长为λ（m），提高发射及接收天线的有效高度对信号台场 强的提高影响最显著。对于XE1203 模块，工作在1.2KBps 的条 件时接收灵敏度为-115dBm，代入上式可计算得在开阔地的通信 距离约为10Km 左右，但调试良好的XE203 模块在上述条件下 的实测距离为600—1000m，约为理论值的6%-10%左右。 为什么实际距离与理论值之间会有这么大的差距呢？ 原因有三个方面：首先是公式中的结果是一个纯理论值，只考虑 了电磁波在自由空间中传播过程中随着距离的增加，能量扩散到 更大空间后能量密度减小后导致信号场强减小的结果，而没有考 虑空气及地面等介质对电磁波吸收、衰减的影响；其次是没有考 虑发射天线的发射效率和接收天线的接收效率（理论上可以做到 100%但实际上达不到）的影响，最后是也没有考虑各种电磁干 扰及接收机的抗干扰能力的影响，从而导致了实际结果与理论计 算值有较大的误差。 实际的通信环境中总是存在着各种各样的干扰源，有时虽然接收 天线上感应到的信号强度远高于接收灵敏度，但是当接收机所处 环境的电磁干扰较大时，有用信号仍被淹没有干扰信号中，而接 收机又不能有效抑制干扰，同样不能进行有效的无线电通信，如 果接收机的抗干扰能力很强，这种影响就比较小。在发射功率和 接收灵敏度都相同的前提下，系统的抗干扰能力越强，实际通信 距离也就越远。许多高频工程师都有这样的体会：在实验室（屏 蔽网房）内测试，调幅系统与调频系统的发射功率和接收灵敏度 都相同时，在实际环境中测试时，调频系统的通信距离往往是调 幅系统的若干倍，特别是当环境干扰严重时，调幅系统根本就不 能通信，而调频系统仍能保持较远的通信距离，原因是调频系统 的抗干扰能力要比调幅系统强得多。相对而言，调频系统的抗干 扰能力优于调幅系统，而窄带系统的抗干扰能力优于宽带系统，- 8 - 因此，在发射功率及接收灵敏度相同的前提下，带宽越窄，通信 距离也越远。 通过上述分析，我们可以得出这样的结论：在实际通信环境中， 微功率无线通信系统的通信距离主要取决于系统的抗干扰能力。 三、提高通信距离的措施： 当地理环境和电磁环境一定时，为了保证无线通信的稳定和可 靠，并充分挖掘低电压微功率无线通信设备的潜力，又要做到经 济实用，在工程设计中可考虑以下措施： 1、尽可能提高天线的有效高度 从计算通信距离的公式中可以看出，通信距离与收/发天线有效 高度之积的平方根成正比，提高天线的有效高度能显著扩大通信 距离，特别是在城市环境中，将天线设在楼顶时能避开很多障碍 并远离干扰源，从而扩大通信范围。 2、采用高增益天线 天线是无源器件，其本身不能放大信号，但高增益天线能显著提 高通信方向上的能量密度，提高信号/噪声比，从而扩大通信范 围，其作用就与手电筒或是探照灯上的聚光镜相似。但高增益天 线的成本较高，几何尺寸及重量都比较大，只适合于固定安装使 用，因此，在一定对多点或多点对一点的无线通信组网中可考虑 主机用高增益的全向天线，分机则根据距主机距离的不同选用不 同增益的天线，对于固定安装并且距离主机特别远的分机还可选用高增益的定向天线，而距离主机较近的分机可选用低成本的普 通鞭状天线，以降低系统成本。 发射机采用高增益定向天线可显著提高通信方向上的信号强度， 而接收机采用高增益定向天线可显著提高通信方向上的接收信 号场强和信号/噪声之比，从而大幅度地扩大通信距离，但只适 合于同一个方向上的通信，并且成本也较高，天线的几何尺寸大， 重量也较重，只适合于固定安装使用。 3、尽量缩短射频电缆的长度 用于连接无线通信机与室外天线的射频同轴电缆对射频信号也 有一定的损耗，例如：50-3 型电缆的损耗为0.2dB/m，50-7 型 电缆的损耗为0.1dB/m，50-9 型电缆的损耗为0.07dB/m，电缆 越长，损耗就越大，对所传输的射频信号的损耗的增大又会导致 通信距离的下降，所以必要时可将射频组件直接装在室外天线的 底部，而射频组件与用户系统间的连线则采用多芯屏蔽电缆连 接。 4、尽量远离各种干扰源 距干扰源越近，信号/噪声比就越低，也会导致通信距离下降。 必要时可分别对数传模块和会产生电磁干扰的部件采取屏蔽措 施，并用特性阻抗为50Ω 的射频同轴电缆将天线引到远离干扰 源的地方，同时与射频组件相连的电源线、信号线也采用屏蔽电 缆，并增加必要的滤波网络，以最大降度地抑制干扰，充分发挥 接收机高灵敏度的优势。5，优先采用抗干扰能力强的无线通信产品 当无线通信接收机处在电磁干扰较大的环境中工作时，如果抗干 扰能力跟不上，接收灵敏度高将变得毫无意义，此时应优先采用 抗干扰能力较强的产品，如果是数字通信系统还应优先采用有软 件纠错功能的产品。 6，防雷、防水、防潮 对于采用室外天线的系统，必须采取避雷、防雷措施，如加装避 雷针、避雷器，同时，对于露天架空的供电电源线、信号传输线 也要采取避雷防雷措施，以防雷电从电缆串入机器。 对于露天安装的射频组件还应采取防水措施，以防下雨时雨水进 入机器，如果设备不是长期通电或不经常使用，而空气又比较潮 湿，则还应采取防潮措施，例如在机壳内适当地方放置并定期更 换干燥剂，总之，要防止机器进水和受潮，以免电路组件发霉、 生锈而失效。