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玩转LoRa物联网系列之LoRa天线

在LPWAN中,LoRa与蓝牙、zigbee、wifi等传输方案比较中,选择LoRa的一个关键因素即为LoRa的传输距离,但用户在真正的应用中确遇到一个比较棘手的问题,实际应用的传输距离比宣传的传输距离要近得多,甚至远远不能达到预期要求。最近公司的一个客户投诉,在现场实际测试过程中,网关与设备间的传输距离最远都不超过700米,远远不能达到理想的要求,而且客户反复确认,LoRa的相关参数,如:扩频因子已经为12,那是什么原因造成了距离不理想呢?

 

舜为互联公司在接到客户投诉后,第一时间与客户联系,让客户将设备快递到公司,并与客户明确现场测试的场景。在收到客户的设备后,用网分测试设备的射频参数,节点的射频参数为19.4dbm,已经基本达到LoRa的极限值(在不加PA(信号放大器)的情况下官方理论值为20dbm),证明设备本身的射频不存在问题,但公司本着负责的态度,还是采用实际场景测试的方式来确认传输的距离,在未走到极限值的情况下,测量结果如下:

 

 

如上图所示,(天线放在3楼的室内,网关为60cm玻璃钢,节点为吸盘或小胶棒)在城市环境中,室外距离2.4KM的地方信号还可以得到稳定传输,虽然部分区域因建筑物遮挡等因素没有信号,但与客户所描述的距离已经有根本的区别。再次与客户确认后才获知,客户测试时发送与接收端均采用的是小吸盘。由此可见天线与LoRa的传输距离有特别大的影响。

 

在此基础上,舜为互联公司进行深度的测试,得出在应用LoRa设备时需注意以下因素:

  • 节点(模块或设备)即使与接收端(模块或网关)距离特别近也需要配备天线,不然也有可能收不到数据;
  • 天线的各个环节均有可能造成信号衰减,包括天线的馈线、ufl转sma转接线、吸盘天线线的长度等,特别是线长较长时需要充分考虑线材对信号的衰减作用;
  • LoRa的信号覆盖在距离较远的地方不是线性覆盖的,部分地区因建筑、地形等因素会有盲区,需要测试。

最后说明下天线的选型的一些核心数据,天线分为全向天线、扇形天线(具有能量定向和汇聚功能,覆盖范围为:180度、120度、90度范围内覆盖)、平板天线(波速角度30度、15度),目前LoRa的天线基本均为全向天线。天线的核心参数比较多,但很多的参数需要专业的设备,甚至是暗室才能测量出来,在选型时主要关注几个核心参数,首先是天线的增益,(表征天线增益参数有dBd和DBi,DBi是相对于点源天线的增益,在各个方向的辐射是均匀的,市场上LoRa天线标注的基本都是DBi),在其他条件相同的情况下,增益越高,电波传播距离越远;其次是驻波比,驻波比越趋近于1,天线效果越好,效率越高;三是中心频点,中心频点与模组选择的频率需一致。

 

所以要达到LoRa的最佳传输距离,在设备定型之后,最好找专业的天线厂家进行天线匹配,特别是内置的天线,匹配好的天线对传输距离有立竿见影的效果。

Tags: LoRa

 

舜为互联,数字化方案服务商。通过软硬件一体化的解决方案为不同行业与用户提供一站式数字化解决方案。在资产管理方面,目前有国有企业不动产管理方案,园区、商业楼宇资产管理为核心的运营服务方案,在数字乡村,提供以村内资产为核心的村务管理方案;在人员定位方面,为化工园区、养护服务机构、医院等提供人员及资产的室内外一体化定位方案;物联网方面,基于LoRa、BLE、NB-IOT技术为用户提供数据连接与传输方案。

 

---舜为互联

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