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[资料分享] 如何选择合适的射频模块

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纯净的硅(初级)

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发表于 2020-6-15 20:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Jacktang 于 2020-6-15 22:56 编辑

      要选择合适的射频模块,以下几个问题我们都需要搞搞清楚:无线设备该通多远、该用多大的功率、如何扩大通信距离、天线是否该重视、该选什么样的模块、初学者如何选择仪器、如何确定通信状况等等。

  无线设备该通多远

  谈到这个话题,有必要想一想当年了。比如1949以前,天上并没有通信卫星,而上海地下党用几瓦功率的电台就可以和延安汇报工作,当然这个使用的是通过电离层反射的短波。即使在现今,大批的业余无线电爱好者仍可以用5W的功率进行上千公里的通信。就算是利用常用的430MHz频段的超短波通信,大批业余无线电爱好者也可以用几瓦功率在430M利用近地点达到1千多公里的业余通信卫星进行跨洲的通信和图文传送。

  那现实的无线设备该通多远呢,就比如我们常用的430Mhz频段,这个频段我们又叫做视距频段,比如说,用眼睛可以看到的地方就可以通。有人说,我看到了月球,是的完全可以通。不但可以通,全球大批的无线电爱好者利用430M频段进行月面反射的通信,可以覆盖半个地球。更好的例子是在国际空间站上有业余电台,而大家通信的功率也不大。

    image.png

  再现实点就在眼下,1毫瓦的功率可以通多远呢。这个很容易试,找一台射频信号源接上天线分别发射频偏为75khz和5khz的FM信号,用一台好一点的业余无线电用的对讲机分别在宽带模式和窄带模式在开阔地接收。发现宽带的不到100米就开始不行了,窄带的可以远很多倍。所以带宽决定了距离,因为能量的密度不集中了。再试一下20mw,发现窄带的fm通信在天线良好的时候通20km很轻松,而宽带的非常近。这就可以理解为什么广播电台和电视台要有这么高的大功率发射塔了。所以有通信距离要求的时候首先应该先选择该用社么通信模式。

 

  该用多大的功率

  找一台频谱仪,接上天线。再找一台对讲机离开仪器5米,按下发射键,可以看到发射的频谱。用手大范围晃动对讲机,可以发现频谱的改变很大,可以有10db以上的变化,所以要是移动使用必须要有10倍左右的功率余量才好用。

 

  如何扩大通信距离

  只有一条路可以走,其他的都是瞎掰,这就是组网。无论是大区制的网络还是复杂的小区制的网络都可以极大地提高远距离通信的可靠性。

  假设已经选择了利用ism波段的无线通信IC,比如nrf905

  这就意味着您已经决定了使用范围,是小范围应用。任何通过比如增加发射功率之类的措施,都不会起到质改变。因为这列芯片就不是干远距离用的。

  远距离通信主要讲究的是接收机。在比如430M频段,至少要有两级中频,并配良好的滤波器。对于窄带有大批现成的晶体和陶瓷滤波器可选,对于宽带滤波器的选型绝没那么容易了,可以说在高指标上作出来非常复杂,成本很高。滤波器基本上决定了您的接收机品质。

 

  天线是个必须加以重视的问题

  即便是用nrf905之类的IC,通信天线的改变可以极大地改善通信距离,最不好用的就是找一条小天线直接接在模块上。别的不说,假设1W发射功率反射的射频信号很可能损坏上位机设备。我有一个惨痛的经历:有一次我调试一个150W功率的PA(430MHz)玩卫星通信,由于天线不是特别匹配,发射的信号直接将5米外电脑的固态硬盘摧毁,好在有保修。所以在没有必须的测量手段的情况下,尽量避免使用+20dbm以上的功率。

 

  该选什么样的模块

  要想远就要使用现成的网络,比如GPRS。人家可是花了巨资建设的网络会很好用的。如果想远就必须使用专用的窄带设备。由于在我国不允许一般单位组无线网,组网的事就不说了。要是选择了比如nrf905之类的芯片,实际上已经放弃了距离,但即便是这样通过一些手段完全可以把通信距离提高很多。

 

  适当地提高发射功率,可以提高通信的可靠性

  在接收端下功夫,前端引入良好的滤波,和可控的LNA,是不是做无线这一行的,功夫一般体现在这里。当看到一个模块只知道加大发射功率不在接收上下功夫,就可以知道设计者的水平了。尤其是有些接触了射频10年以上的工程师要是还这么干,就太没什么长进了。

 

  提高天线的增益,选择电抗小的天馈系统

  尽可能的把这个机器都屏蔽起来,实际上屏蔽分磁屏蔽和场屏蔽,这里用场屏蔽,如果在一些环境不好的工业场合还需要加入磁屏蔽。

  系统上尽量不要使用开关电源,其实是可以用的,主要是要在测试时先不用,以排除通信不好的原因。

  找一个仪器测试一下买的模块到底有多大的功率。有商家在数据表里写着3.3V的情况下出33dbm耗电300mA,不知能量来自哪里。

  测试的时候模块先使用电池电源。有些有点功率的廉价模块一挂上非电池的电源性能就大打折扣。

 

  初学者如何选择仪器

  对于比如433的频段,因为是国际上划分给业余无线电用的频段,所以可以买到廉价的天线分析仪,可以测出驻波和电抗。再来一台二手的频谱仪就可以开始了,以后再慢慢加。

此帖出自无线连接论坛


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