【導(dǎo)讀】很多非專業(yè)的工程師對(duì)無線模塊的選型都會(huì)有些誤區(qū)，身為射頻屆的資深大牛，作者分享自己無線數(shù)傳模塊的看法：通多遠(yuǎn)、用多大的功率、如何擴(kuò)大通信距離、選什么樣的模塊、如何選擇儀器、如何確定通信狀況……難得一見的實(shí)戰(zhàn)精華哦！
同系列文章：
射頻牛人教你無線數(shù)傳信號(hào)的發(fā)射和解調(diào)
射頻牛人教你優(yōu)質(zhì)的接收前端放大器和射頻前端
射頻牛人教你前端濾波器的制作
無線設(shè)備該通多遠(yuǎn)
談到這個(gè)話題,有必要想一想當(dāng)年了。比如1949以前，天上并沒有通信衛(wèi)星，而上海地下黨用幾瓦功率的電臺(tái)就可以和延安匯報(bào)工作,當(dāng)然這個(gè)使用的是通過電離層反射的短波。即使在現(xiàn)今，大批的業(yè)余無線電愛好者仍可以用5W的功率進(jìn)行上千公里的通信。就算是利用常用的430MHz頻段的超短波通信，大批業(yè)余無線電愛好者也可以用幾瓦功率在430M利用近地點(diǎn)達(dá)到1千多公里的業(yè)余通信衛(wèi)星進(jìn)行跨洲的通信和圖文傳送。
那現(xiàn)實(shí)的無線設(shè)備該通多遠(yuǎn)呢，就比如我們常用的430Mhz頻段，這個(gè)頻段我們又叫做視距頻段，比如說，用眼睛可以看到的地方就可以通。有人說，我看到了月球，是的完全可以通。不但可以通，全球大批的無線電愛好者利用430M頻段進(jìn)行月面反射的通信，可以覆蓋半個(gè)地球。更好的例子是在國際空間站上有業(yè)余電臺(tái)，而大家通信的功率也不大。
再現(xiàn)實(shí)點(diǎn)就在眼下，1毫瓦的功率可以通多遠(yuǎn)呢。這個(gè)很容易試，找一臺(tái)射頻信號(hào)源接上天線分別發(fā)射頻偏為75khz和5khz的FM信號(hào)，用一臺(tái)好一點(diǎn)的業(yè)余無線電用的對(duì)講機(jī)分別在寬帶模式和窄帶模式在開闊地接收。發(fā)現(xiàn)寬帶的不到100米就開始不行了，窄帶的可以遠(yuǎn)很多倍。所以帶寬決定了距離，因?yàn)槟芰康拿芏炔患辛恕Ｔ僭囈幌?0mw，發(fā)現(xiàn)窄帶的fm通信在天線良好的時(shí)候通20km很輕松，而寬帶的非常近。這就可以理解為什么廣播電臺(tái)和電視臺(tái)要有這么高的大功率發(fā)射塔了。所以有通信距離要求的時(shí)候首先應(yīng)該先選擇該用社么通信模式。
該用多大的功率
找一臺(tái)頻譜儀，接上天線。再找一臺(tái)對(duì)講機(jī)離開儀器5米，按下發(fā)射鍵，可以看到發(fā)射的頻譜。用手大范圍晃動(dòng)對(duì)講機(jī)，可以發(fā)現(xiàn)頻譜的改變很大，可以有10db以上的變化，所以要是移動(dòng)使用必須要有10倍左右的功率余量才好用。
如何擴(kuò)大通信距離.
只有一條路可以走，其他的都是瞎掰，這就是組網(wǎng)。無論是大區(qū)制的網(wǎng)絡(luò)還是復(fù)雜的小區(qū)制的網(wǎng)絡(luò)都可以極大地提高遠(yuǎn)距離通信的可靠性。
假設(shè)已經(jīng)選擇了利用ism波段的無線通信IC，比如nrf905
這就意味著您已經(jīng)決定了使用范圍，是小范圍應(yīng)用。任何通過比如增加發(fā)射功率之類的措施，都不會(huì)起到質(zhì)改變。因?yàn)檫@列芯片就不是干遠(yuǎn)距離用的。
遠(yuǎn)距離通信主要講究的是接收機(jī)。在比如430M頻段，至少要有兩級(jí)中頻，并配良好的濾波器。對(duì)于窄帶有大批現(xiàn)成的晶體和陶瓷濾波器可選，對(duì)于寬帶濾波器的選型絕沒那么容易了，可以說在高指標(biāo)上作出來非常復(fù)雜，成本很高。濾波器基本上決定了您的接收機(jī)品質(zhì)。
天線是個(gè)必須加以重視的問題
即便是用nrf905之類的IC，通信天線的改變可以極大地改善通信距離，最不好用的就是找一條小天線直接接在模塊上。別的不說，假設(shè)1W發(fā)射功率反射的射頻信號(hào)很可能損壞上位機(jī)設(shè)備。我有一個(gè)慘痛的經(jīng)歷：有一次我調(diào)試一個(gè)150W功率的PA(430MHz)玩衛(wèi)星通信，由于天線不是特別匹配，發(fā)射的信號(hào)直接將5米外電腦的固態(tài)硬盤摧毀，好在有保修。所以在沒有必須的測量手段的情況下，盡量避免使用+20dbm以上的功率。
該選什么樣的模塊
要想遠(yuǎn)就要使用現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)，比如GPRS。人家可是花了巨資建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)很好用的。如果想遠(yuǎn)就必須使用專用的窄帶設(shè)備。由于在我國不允許一般單位組無線網(wǎng)，組網(wǎng)的事就不說了。要是選擇了比如nrf905之類的芯片，實(shí)際上已經(jīng)放棄了距離，但即便是這樣通過一些手段完全可以把通信距離提高很多。
- 適當(dāng)?shù)靥岣甙l(fā)射功率，可以提高通信的可靠性
- 在接收端下功夫，前端引入良好的濾波，和可控的LNA，是不是做無線這一行的，功夫一般體現(xiàn)在這里。當(dāng)看到一個(gè)模塊只知道加大發(fā)射功率不在接收上下功夫，就可以知道設(shè)計(jì)者的水平了。尤其是有些接觸了射頻10年以上的工程師要是還這么干，就太沒什么長進(jìn)了。
- 提高天線的增益，選擇電抗小的天饋系統(tǒng)。
- 盡可能的把這個(gè)機(jī)器都屏蔽起來，實(shí)際上屏蔽分磁屏蔽和場屏蔽，這里用場屏蔽，如果在一些環(huán)境不好的工業(yè)場合還需要加入磁屏蔽。
- 系統(tǒng)上盡量不要使用開關(guān)電源，其實(shí)是可以用的，主要是要在測試時(shí)先不用，以排除通信不好的原因。
- 找一個(gè)儀器測試一下買的模塊到底有多大的功率。有商家在數(shù)據(jù)表里寫著3.3V的情況下出33dbm耗電300mA，不知能量來自哪里。
- 測試的時(shí)候模塊先使用電池電源。有些有點(diǎn)功率的廉價(jià)模塊一掛上非電池的電源性能就大打折扣。
初學(xué)者如何選擇儀器
對(duì)于比如433的頻段，因?yàn)槭菄H上劃分給業(yè)余無線電用的頻段，所以可以買到廉價(jià)的天線分析儀，可以測出駐波和電抗。再來一臺(tái)二手的頻譜儀(約3000元)就可以開始了，以后再慢慢加。
如何確定通信狀況
找兩臺(tái)有微功率檔的業(yè)余對(duì)講機(jī)比如7R，把功率設(shè)置到50毫瓦以下，如果在設(shè)定的場合不能通話，一般就別瞎努力了，905之類加3W的PA也通不了快想別的辦法，不要浪費(fèi)時(shí)間。
同系列文章：
射頻牛人教你無線數(shù)傳信號(hào)的發(fā)射和解調(diào)
射頻牛人教你優(yōu)質(zhì)的接收前端放大器和射頻前端
射頻牛人教你前端濾波器的制作
