关于RF波中的衰减和自由空间路径损耗

我们注意到波长，速度，频率和幅度是波的定义特征，但是我们还对另一件事感兴趣（如果您忘记了这是什么，则可能要回头再看一遍）。重新阅读该专栏）。我们还注意到，每种RF协议都取决于RF波的行为或波力学。在本专栏中，我们将集中讨论衰减和自由空间路径损耗的概念。

每个波都包含固定量的能量，并且随着波的传播，相同量的能量会散布在整个不断增长的波前。就是说，单个波形成了一个不断增长的“壳”，并且像膨胀的气球的橡胶表面一样，能量的传播越来越稀薄。但是，与气球不同，它永远不会弹出，而是永远膨胀。这就是为什么与信号相关的能量随距离而下降，为什么下降1 / r 2的原因-波前是表面积。这种插入能量称为衰减，或更准确地说，称为自由空间衰减。信号穿过某物时也会衰减，但此后会进一步衰减。

（来源：ruckuswireless.com）

发射信号比接收信号强得多的主要原因基本上是几何形状。如果我们的发射天线是典型的偶极天线（棒子，“橡皮鸭”），而我们的接收天线是相同的，那么这些天线必须离得很近以截取甚至1％的发射功率。最终结果是实际上只有很少量的发射能量击中了接收器。

撞墙：当波浪撞击物体时

如我们所见，仅在太空中旅行会严重降低接收信号的能量。在使用Wi-Fi的情况下，我们不必停在那里，因为我们还有其他需要担心的问题。我们通常希望Wi-Fi能够通过墙壁，门口或其他充满“东西”的房间工作。这些东西如何影响Wi-Fi信号取决于所考虑的东西。大多数可能性如下：

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传输（带有衰减）：波浪撞击墙壁并穿过墙壁，从而降低了信号强度（“损耗”）。这通常是预测性站点调查所建模的：路径穿过的每堵墙都会增加多少路径损耗。通常，在设计Wi-Fi部署时，最重要的因素是找出穿过墙壁的损耗（以及传输损耗）。作为设计经验法则：“视线为最佳；视线为最佳。一堵墙好，两堵墙坏。”但这确实取决于所涉及的材料。

反射：波浪从墙壁反弹。这对于Wi-Fi接入点（AP）和设备的设计非常重要，因为它是多路径的源头，也是多输入/多输出（MIMO）的秘密，其详细信息将在后面的专栏中介绍。但是，如果您设计的是网络而不是AP，那么在大多数情况下，这不会影响Wi-Fi网络的日常运行。如果全反射，则墙壁不允许透射。尽管在故障排除或异常情况下可能会出现部分反射，但实际上它可能会发生在室内几乎所有地方，并且不会影响您的设计。

您谦虚的作者知道一位Ruckus经销商需要在两座建筑物之间建立点对点链接，而这两座建筑物之间有较高的第三座建筑物。由于无法获得视线，该经销商将信号反射出了第四座建筑物–玻璃塔–以“将信号包裹在拐角处”。更常见的情况是，如果您的家庭AP位于房屋的一侧，因为那是您的Internet访问位置，而您又无法绕开电缆进行适当的集中部署，则可以在其后面放置一面镜子来实现“快速而脏”的定向天线。

折射：尽管这对于本次讨论的完整性很重要，但与Wi-Fi设计无关。当电磁波以垂直但不垂直的任何角度撞击表面时，电磁波将在传播时发生弯曲。这就是为什么我们可以看到玻璃，以及为什么控制玻璃的几何形状可以使我们制造镜片的原因。原则上可以构建Wi-Fi镜头，但是反射天线是集中信号的更有效方法。由于Wi-Fi波比可见光大得多（分别为5到12厘米和400到700纳米，可见光）击中了整个墙壁，因此波前的折射根本就没有关系。

尽管传输，反射和折射是不同的效果，但通常三者都在同一堵墙中穿行-一些信号被传输，一些信号被反射，并且传输的信号可能被折射。

衍射：这是通过与海浪撞击相同尺寸的开口发生的。结果，这波浪潮“传播”更多。对于Wi-Fi而言，这种情况并不常见，但是您可能会遇到这样的情况，即使AP客户端的视线仍然不好，开门仍可以更好地接收信号。

吸收：这很简单；信号被完全吸收，没有透射或反射。这些影响可能都不是全部，但是盐水水族馆和树木可能做得很好。

散射：这发生在不规则的反射表面上。您的环境中可能没有足够的迪斯科球，但是高中舞会的装饰可能解释了对Wi-Fi质量的抱怨突然增加。

别再碰自己了：当海浪互相撞击时

当波浪碰撞时，它们最大的优点是它们彼此通过。在撞车之前，撞车之后，他们继续前进，好像什么也没发生。不幸的是，在他们碰到的地方，他们彼此陷入混乱。我们指出这一点是因为冲突波是我们在Wi-Fi中说“干扰”时的意思。

关于干扰，要记住的非常重要的一点是，干扰仅发生在接收器上！我们不在乎载波信号在到达接收器的途中受到了多大的干扰，而只是在接收器上发生了什么。同样，在进行故障排除时，使用协议分析仪或频谱分析仪时，您所看到的是分析仪的接收天线处发生的情况，而不是其他地方，因此请不要让它愚弄您。

我们在RF通信中需要的是具有清晰规则特性的可预测的良好电波，因为这样我们就可以检测出传达信息（“信号”）的那些特性中的变化。这就是干扰使我们付出的代价。

当波浪碰撞时，它们加起来。如果两个波发生碰撞，则所得波的振幅将是振幅的总和。现在，如果原始信号是相似的波（相同的频率和幅度）并且它们是同相的，那么波峰会击中波谷而波谷会击中波谷，那么它们就会相长干涉并且信号实际上会变得更强。相比之下，如果它们完全异相（相差180°），则它们会产生相消干扰，从而使信号降为零。

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这两种情况都是理想的极端情况，除非有人试图使它们发生，否则基本上不会发生。另一方面，由于Wi-Fi中只有这么多的信道，并且由于这些信道可以被其他协议使用，因此非常常见的是，多个发射机发送相同频率的波而没有相位的协调。

编辑：hfy