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关于射频基础知识和传输方程不看肯定后悔

3308 射频

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 关于射频基础知识和传输方程不看肯定后悔 0
2021-10-9 08:42:17　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × elecfans 该类别下有 7 个回答。邀请回答 heks 该类别下有 7 个回答。邀请回答 lifei639156 该类别下有 6 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 6 个回答。邀请回答 szj0213 该类别下有 6 个回答。邀请回答 60user103 该类别下有 6 个回答。邀请回答 dsgfa 该类别下有 6 个回答。邀请回答细水爱长流该类别下有 6 个回答。邀请回答深海零下一度1 该类别下有 6 个回答。邀请回答 mingodong 该类别下有 6 个回答。邀请回答 h1654155199.5148 该类别下有 6 个回答。邀请回答 ZQW发烧友该类别下有 6 个回答。邀请回答安立路该类别下有 6 个回答。邀请回答国名英雄XXX 该类别下有 6 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 6 个回答。邀请回答冰箱洗衣机该类别下有 6 个回答。邀请回答北冥有熊该类别下有 5 个回答。邀请回答 golabs 该类别下有 5 个回答。邀请回答双11 该类别下有 5 个回答。邀请回答 dfgsdf 该类别下有 5 个回答。邀请回答举报百合子相关推荐 • 关于PLC的基础知识总结不看肯定后悔 1775 • pcb基础知识不看肯定后悔 2846 • 关于c语言中数组下标的加减平移知识点总结不看肯定后悔 2111 • 计算机的基础知识点汇总，不看肯定后悔 1452 • 关于DAY 7--Arduino实作伺服马达的知识点不看肯定后悔 910 • 关于功率器件的标定及选择，不看肯定后悔 1516 • 关于S型曲线加减速算法的知识点不看肯定后悔 2789 • STM32编程的C语言基础知识点汇总，不看肯定后悔 1478 • 关于跑马灯程序衍生出的stm32编程基础知识，不看肯定后悔 1385 • 关于ISP、ICP、IAP系统编程的知识点不看肯定后悔 1408 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 一、射频基础 1.波长和频率电磁波在空中的传输方程为 c = λf。其中λ为电磁波波长，f为频率。也就是意味着，f越高，λ越小。f越小，波长越长，衍射能力越强，传输距离越远。 2.电磁波频谱划分其中，射频频率范围从300kHz～300GHz之间。 3.功率单位功率的一般定义是P=UI。单位为W、mW等。我们实际应用芯片电压供电单位为V，电流为mA级别，故实际上功率的话是mW单位用的比较多。由于射频频率下，功率值的范围比较宽泛，比如0.000001mW和1000mW，这种以W为单位的功率表示称为线性功率。这样的话用十进制表述时带来不便。所以我们更多的是采用将线性功率转换为对数功率形式进行表示，以方便使用，单位为dBm或dBW，前者单位表示以mW进行取对数，后者是以W单位取对数。对数功率（dBm） = 10lg线性功率(mW)。比如 0.00001 mW= 10lg0.00001dBm = -50dBm。 2mW = 3dBm 5mW = 7dBm 10mW = 10dBm 20mW = 10（lg2+lg10）=10lg2+10lg10 = 3dBm+10dbm =13dBm 我们可以计算到，比如A设备功率比B大3dB，那么A的输出功率（线性功率）是B的大约2倍。如果A设备功率比B大10dB,那么A的输出功率（线性功率）是B的大约10倍。 “小功率”系统中（例如无线局域网络设备）每个 dB 都非常重要，特别要记住“ 3 dB 法则”。每增加或降低 3dB ，意味着增加一倍或降低一半的功率： -3dB =1/2 功率 -6dB =1/4 功率 +3dB =2x 功率 +6dB =4x 功率例如：100mW 的无线发射功率为 20dBm ，而 50mW 的无线发射功率为 17dBm ，而200mW 的发射功率为 23dBm。附：常见lg数值 lg1=0 lg2=0.3010 lg3=0.4771 lg4=0.6021 lg5=0.6990 lg6=0.7782 lg7=0.8451 lg8=0.9031 lg9=0.9542 附：常见lg计算公式 1.log(MN)=logM + logN 2.log(M/N)=logM - logN 3.logM^N = NlogM 4.lg2 = 1 - lg5(比较常用) 4.功率增益和衰减在无线系统中，天线被用来把电流波转换成电磁波。由于无线系统中的电磁波能量是由发射设备的发射能量和天线的放大叠加作用产生，天线在转换过程中还可以对发射和接收的信号进行“放大”，这种能量放大的度量成为 “增益（Gain ），天线增益的度量单位为“dBi”，表示放大的倍数。发射总能量=发射功率dBm+天线增益dBi。比如发射功率20dBm ，天线增益为3dBi, 发射总能量=20+3 = 23dBm ≈ 200mW 。注意每提升或衰减3db，功率放大了原来的一倍或二分之一。每提升或衰减10db，功率放大10倍或衰减为原来十分之一。反过来，信号在传输过程中会有损耗，损耗称为衰减（Lose）。 5.信噪比SNR(signal noise ratio) 信号功率与噪声功率（这里的功率指的是线性功率）的对数比值称为信噪比。如果使用对数功率表示，我们可以轻易得出，信噪比就是信号对数功率与噪声对数功率值之差。例如：输入信号功率为-127dBm，噪声功率是-109dBm，那么输入信噪比就是-18dBm。我们可以推算出，信噪比如果大于0dB，那么表示信号功率高于噪声；信噪比小于0，则信号功率小于噪声。 6.弗里斯传输公式 1、推导：我们在之前章节讲过该公式，这里再说下推导过程。实际上很好理解，我们是按照无方向性天线发射，那么球面面积公式是4πr²。从而获得距离为r的功率密度为：S = Pt/4πr²。而无方向性天线的有效接收面积是有固定计算的，值为A = λ²/4π。当不考虑发射天线和接收天线的增益时：从而获得距离为r的接收天线接收功率为Pr = SA = Pt （ λ/4πr）²。这就是弗里斯传输公式。注意这里面的功率都是指的线性功率从该公式我们可以知道，如果当传输距离增加一倍时，那么其接收功率为原来的四分之一，也就是空间损耗增加6dB。更常见的情况是，我们当前只能传输100m，如果要传输200m，那么要么我们增大发射的功率，比如输出功率或输出增益增大6dB；要么我们的频率减小一倍。实际上，考虑到发射天线增益Gt和接收天线增益Gr，则上述公式变成 Pr = Pt GtGr（ λ/4πr）²。距离的计算公式为：注意这里面的功率计算时是我们使用的线性功率。举个例子：使用SX1262作为系统发射机和接收机的Lora通信芯片，若收发天线都使用10dBi的定向天线，计算其最远工作距离。解：该芯片的最大输出功率是Pt = 22dBm，最高灵敏度Pr = -149.1dBm(这时BW = 7.81kHz，SF =12)。若是理想自有空间传输，工作频率为470MHz，其收发天线增益为10dB，其最远工作距离为： (光速c = 3*10的八次方)，写下我自己的计算过程：我们知道，如果功率增加6dB,那么工作距离会翻倍，也就是说如果发射机外置PA功率增大6dB，距离会达到多少呢，364000km。我们知道地月近地点的距离是36.3万千米，也就是说两颗简单的Lora芯片SX1262可以理论上可以实现地月无线通信（so所以现在低轨卫星800km的高度Lora通信可以实现不意外吧^ ^）。 2.实际工程中的距离计算：实际环境中由于建筑物、树木、地貌的阻挡，实际的衰减并非完全由空间自由传播导致的衰减。因此不同环境下，工程上有对应的衰减指数。根据所处的实际环境，工程计算得到的变型的弗里斯传输公式如下：当n=2时，即自由空间时，即我们标准的弗里斯传输方程。这里有个有意思的是，当在建筑物内无阻挡的话，n为1.6到18，比自由空间的传输还要好，这是因为弗里斯方程考虑的是直射传播，而室内有折射信号比实际的要好。当被建筑物阻挡的话，那么n值取4-6，比如上面我们取4，那么实际的传输距离由自由空间182311km直接减为427km，可见环境的影响是很大的。 7.接收灵敏度（扩展）这部分有些是自己的理解，不见得准确。灵敏度就是表示能识别到信号的最小功率。通俗的讲，相当于人的耳朵对说话能不能听见的最小音量。这个灵敏度就是用来估算lora传输距离是的Pr，即接收功耗。至于具体的计算原理不需要知道，只需要记住针对lora大概的最终的计算公式是： sensi = -174+2 +10lg(BW) -SNR 即可，其中BW是带宽，SNR是表示对应的信噪比。如下图127x系列芯片，在用loraWan协议时，带宽使用125K，SNR(也就是SNIR不需要太详细区分)，得到在使用12分频因子下，对应的灵敏度为-142,.5dbm。实际上，这个灵敏度不需要我们计算，lora calculator可以帮我们计算好了。比如下面的126x的计算器。 8.接收信号强度（RSSI）接收信号强度就是表示接收到的信号强度的物理量，其大小是发射功率减去损耗。这里只要这样理解就行了，灵敏度表示的是接收端信号多大才能识别，而RSSI表示的是实际收到的信号大小。两者还是有区别的，RSSI一般是个负值，越接近0，表示信号越好。（这是自己的理解，但是作为嵌入式软件开发者，理解到这也就行啦） 9.编码率（CR）添加链接描述链接：https://blog.csdn.net/howiexue/article/details/78028881 编码率，是数据流中有用部分的比例。编码率（或信息率）是数据流中有用部分（非冗余）的比例。也就是说，如果编码率是k/n，则对每k位有用信息，编码器总共产生n位的数据，其中n-k是多余的。 LoRa采用循环纠错编码进行前向错误检测与纠错。。使用该方式会产生传输开销。。每次传输产生的数据开销如下：在存在干扰的情况下，前向纠错能有效提高链路的可靠性。由此，编码率（抗干扰性能）可以随着信道条件的变化而变化，可以选择在报头加入编码率以便接收端能够解析。。。

2021-10-9 16:01:43 评论举报钱一辰