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简单介绍射频链路相关知识，按链路前后级构成逐一阐述。
3 b8 R& I7 f! j
. U2 J2 |; p0 n3 x
那么什么是射频？( f. I/ v- W% n6 a
* [3 G5 r, f. V! W& J! U
射频（RF）是Radio Frequency的缩写，简称RF，表示可以辐射到空间的电磁波频率，广义射频的频率范围从300kHz～300GHz之间，超过300GHz时一般叫做光线，例如红外线、可见光等。9 }8 d% \! y4 Y& F+ S5 Z' g
; r c x! q* h3 q" b
射频的理论基础是麦克斯韦方程组，简单理解是变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场。3 o2 M7 y ^; M* ?) P
; Z+ g7 d$ z7 ]% t' i 二、芯片选型0 Q1 y/ b; r) L
7 ?9 [( j& b i; @' f
射频芯片选型一般可以从三个角度来看，1、对比不同芯片的射频指标，2、根据产品需求并通过链路预算确认，3、同竞品PK指标。以下从指标及预算角度分别简单说明。
0 T- W1 }4 ?' D$ P( Q3 u u% G关键指标
' o/ G6 s2 w% b u a
: |; W6 o/ E! J& ?对于产品和用户来说，射频的关键指标相对较少，一般参考以下几个参数：' O6 X' d8 k$ Y& r% h6 l& a
+ V2 j5 o; g0 ]- N9 _. B各模式输出功率0 o3 O4 ]" E T5 j6 @# r
( b x% `5 b- y7 _' F4 l) ?" x
各模式接收灵敏度7 H" P5 K6 _% d" H7 X; O
* y, h) A& ~+ O, |6 R各模式最大接收电平
; T& X7 Q* Y& R; _ i" t5 E, W' @
; p* M: X- ?0 K7 {6 ~至于为何主要考虑这几点，可参考下一节链路预算，并根据公式及经验推算。
; x2 u! W4 Z3 }7 @
: Z/ _' q. }% `4 x; zESP32：! S3 Y* _* e$ h$ O; Z
$ k6 I; X' \) C; b0 C
3 x7 C- p# U2 m
. g7 L* T+ u/ B( V Q& Y1 W( W
, F0 O# N* c2 Y w K y: O1 o& B nRF52832：6 ^$ I3 H9 ?/ _+ |1 a
7 c! O+ O4 M2 R3 o
% ^& K, c' D! k, s
% g* `6 f# E4 t
$ ^( T6 p- r t5 C) I; w链路预算
! I8 @: ~# @. ]) q7 i J; K, h- M6 q @+ `
弗里斯传输公式% ^0 |" ~. t$ w1 ^9 T1 @; q
6 i* S/ Y! q z9 [' y
" q% P: K3 k8 x& B4 a
或
# s. c6 }6 \% W: I% P7 }8 I! {1 a/ u
Lg（Pr）=Lg（Pt）+Lg（Gt）+Lg（Gr）+2Lg（λ/4πR）
: ]; b6 }( g `0 d4 i A0 ^9 e6 S9 p; S; A5 ]2 `) J8 o# h0 m
注：f*λ=C
, i# R* C# [) i3 c. {( V) y
* j! B/ a$ b! ?$ s' aPr为接收λ到的功率
& D& F- Y1 A- s
! q) n. o" R% ^3 q& L1 B7 wPt为发射功率( I! Y: M5 B8 ^2 Q9 a" Z
6 h: Q5 A/ U5 a- l
Gt为发射天线增益
* h3 ~1 z# g% O$ _" G
' X1 G' g+ P3 n8 K* _Gr为接收天线增益
$ j6 T7 c" K3 x4 k* l9 M" i7 i b. T: N
λ为波长
4 {* N# f' G5 Y [2 o/ @( C$ |7 ?3 `/ @ _
R为收发机之间的距离
/ _& Y1 W) O Q/ v- P* j+ I4 |' ^& q: \! H% t9 |
一般情况下，会根据常用频率或波长推导出更简易计算的经验公式，例如对2.4GHz来说：/ U$ u) v% Z# |. x( ~9 t
% t2 @; L' A. a9 z
1米距离下，衰减40dB，以此为基础，拓展到10米时，衰减为60dB（功率衰减为距离的平方的倒数，再对数计算）) |* ~. Y* \) l$ W
" i4 d7 K) U# Y4 u
举例：
& p* p; \8 T) D! E" v
8 N/ o' Y: k ?( P W5 n. h* }, t我司BLE发射功率一般设定为0dBm，天线增益平均-5dB（包含发射接收），接收灵敏度根据芯片选型ESP32为-97dBm，则带入上述公式，可用于传输损耗的功率为= 0dBm-（-97dBm）+（-5dB）+（-5dB）=87dB! v7 o( C1 ?! ]7 N$ ~" C# |1 d
' [( p- y$ R( I: X3 c% {再根据上述经验数据，可得87dB可以保证自由空间传输距离最大为250米（87dB=40dB+20dB+20dB+6dB+1dB ——> 1米*10*10*2*1.25=250米）。
/ H' O9 Y" [# ~3 j. O) y8 D2 W6 S) u5 }
而实际室内环境中还要考虑墙体损耗，物体损耗等，再有天线极化匹配，活动物体、功率波动及多径效应等影响，实际可保证的传输一般在10米以上。& I t: x. I) V4 Y( ~$ O
2 \' t8 Z9 [2 t0 l+ l% \4 h注：墙体损耗一般在20dB上下，玻璃的损耗在10-15dB，极化损耗大致3dB上下，且信号在实际环境中容易存在波动，预留5dB的波动，则可推出可保证的传输距离大致为10米。: I3 T5 F9 { d% N
# G# H5 p+ F4 `7 n/ m( F3 L# R) e芯片选型的关键指标的由来，想必已经比较清晰，同时也可以注意到，天线是上述芯片选型之外最重要的设计考量。1 R4 J! y0 a2 h% b/ @, E* g0 L7 Z
, o$ z9 G8 ^: x6 \, f
但也要注意，实际上，射频设计中要考量的点还有很多，简单举例还有涉及认证、协议，生产测试等相关的参数，后面会大致讲一讲。: @' @6 ~0 i) N4 a) k
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发表于 2022-12-19 09:54
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