射频基础——选型、架构、指标、调测

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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。

+ |$ D8 H+ d! I那么什么是射频？
9 }) _. u* C/ q' D0 e
  E6 ?5 c6 q5 J6 g: [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。
$ `5 z3 Q: \/ o- _# M
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。

     二、芯片选型
- |! I: }8 z2 t0 x& i) S- h
+ |$ \! o' `9 o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。
2 x& Y. |/ z+ x$ Y8 X关键指标

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：

! O/ \# m; |8 _( o( F各模式输出功率

各模式接收灵敏度

# ]7 n( ^8 t1 v5 o4 G9 e各模式最大接收电平
) y: {6 Z. ]' f% a
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。
0 G( l0 b/ f+ R. V
ESP32：
" U! U1 S+ S* y
5 Z' z5 A7 f2 R( Q  g
+ D3 g" i# q) g5 I5 R) h
5 @7 E( C2 B' w
nRF52832：
3 W+ t# O$ k. t/ G7 C+ V% \



链路预算
, K7 Q7 J+ |5 P5 a" }& ~6 s
* H! {' C/ ]" o6 P弗里斯传输公式
; y7 x  E" q4 ^
  D; U; A8 P* I8 {
或
: B" e) o! F) r
Lg（Pr）=Lg（Pt）+Lg（Gt）+Lg（Gr）+2Lg（λ/4πR）

注：f*λ=C
) U8 u6 @+ ^8 c4 V  [% k* q
Pr为接收λ到的功率

% X8 O- m& v$ [4 zPt为发射功率
7 G% P9 @1 y. N* E% b" \
Gt为发射天线增益

Gr为接收天线增益

λ为波长
4 B2 {( h& T7 E
8 C' B) s- r% |- {2 z% c' H. x: O8 WR为收发机之间的距离

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：
$ b9 e, i6 ]( s8 z# ^
0 G+ S& {! \- t" E1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）

举例：
. F' H* a! w2 E  d$ p
2 w( M6 r6 |* c9 E# \  W  m7 q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
) J1 M% G2 `0 o5 A, i& A
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）。
7 T/ f  Z" @: z8 D, H! f4 n, X
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。
7 n$ r" t5 U( @/ v. H9 N
% e5 D3 ]1 F- E$ Z9 R7 c/ R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。
" O1 A; Z4 e3 b- c# X1 Q
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。
4 r$ J' t4 l" D; L$ ~' R/ S  H. s
3 a- m3 U( p; l: q) m# U6 K1 P7 B. }+ ]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。

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射频电感、电阻、电容都是射频电路中常用的元器件，如何选择元器件是非常重要的事情，
在射频电路中通常使用SMD贴片电阻，大部分是薄膜贴片电阻

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寄生的电容电感都会影响性能。而这些参数和电阻的大小、电阻的连接形式、电阻内部的结构有关。
一般电阻的大小越小射频性能越好