3. 土壤墒情节点通信距离不足的天线整改验证
问题定位：先确认“距离不足”是链路预算问题还是安装问题
大田土壤墒情节点通常安装在离地 0.3～0.8 m 的作物根区附近，天线高度低、周围有作物遮挡，远端区域容易出现 RSSI 偏低、丢包率升高。整改前必须先做一次基线测量，把“距离不足”量化成可对比的指标，否则更换天线或抬高安装后无法判断是否真正改善。
本例的现场条件与基线数据如下（示例参数，用于教学推演）：节点采用 LoRa 调制，扩频因子 SF9、带宽 125 kHz、发射功率 17 dBm；网关天线架设在 12 m 铁塔上；节点原配 2 dBi 胶棒天线，安装高度 0.5 m。在距网关 1.8 km 的远端测点连续采集 30 分钟，得到基线：
| 测点 | 距离 | 平均 RSSI | 丢包率 | 判定 |
|---|---|---|---|---|
| 近端 A | 0.4 km | -92 dBm | 1.2% | 正常 |
| 中端 B | 1.1 km | -108 dBm | 6.5% | 临界 |
| 远端 C | 1.8 km | -121 dBm | 23.8% | 不满足 |
覆盖要求定为：远端测点平均 RSSI ≥ -115 dBm，丢包率 ≤ 5%。基线远端两项均不达标，需要整改。整改有两条可独立或组合使用的路径：提高天线增益（增加链路预算）与抬高安装高度（改善菲涅尔区遮挡与视距）。
整改方案与链路预算估算
先做链路预算估算，判断单靠换天线是否足够。自由空间路径损耗按 1.8 km、868 MHz 估算约 96 dB；实际大田还要叠加作物遮挡与地面反射余量，按经验再取 15～20 dB 附加损耗。原链路：发射 17 dBm + 节点天线 2 dBi + 网关天线 8 dBi − 路径损耗 96 dB − 附加损耗 18 dB ≈ -87 dBm，与实测 -121 dBm 差距较大，说明附加损耗被低估，主因是天线过低导致近地遮挡严重。
因此整改采用“换 5 dBi 增益天线 + 抬高至 2.5 m”的组合方案：增益提升约 3 dB，抬高后附加损耗按经验从 18 dB 降到约 8 dB，理论改善约 13 dB，预期远端 RSSI 可到 -108 dBm 左右，具备达标可能。下面用 SVG 呈现整改前后的链路与测点对比关系。
现场整改操作要点
- 断电后拆下原 2 dBi 胶棒天线，检查 SMA 接头有无氧化、馈线有无压伤；接头氧化会额外引入 1～2 dB 损耗，必须先排除。
- 更换 5 dBi 玻璃钢全向天线，注意天线极化方向保持垂直，与网关天线一致；极化失配可造成 3 dB 以上损失。
- 将节点立杆加高至 2.5 m，使天线辐射主瓣高于作物冠层；立杆需固定牢靠，避免大风晃动改变方向图。
- 天线与节点射频口之间馈线尽量短，接头做防水处理，防止雨水渗入导致驻波比升高。
整改验证方法与通过条件
整改后不能只看一次读数，应在同一远端测点连续采集 30 分钟以上，与基线同条件对比。验证时保持扩频因子、带宽、发射功率不变，只改变天线与高度两个变量，避免混淆因果。通过条件为：远端平均 RSSI ≥ -115 dBm、丢包率 ≤ 5%，且近端与中端不出现劣化。