Dobór układu nadawczo-odbiorczego

<p style="margin-left:0cm; margin-right:0cm">Kryteriami doboru jest przede wszystkim analiza właściwości fizycznych fal radiowych dla poszczególnych częstotliwości.</p> <p style="margin-left:0cm; margin-right:0cm">Dalszymi kryteriami są: moc nadajnika, czułość odbiornika, prostota implementacji hardware.</p> <p style="margin-left:0cm; margin-right:0cm">Częstotliwość 169MHz wydaje się najbardziej korzystna ze względu na przenikliwość fal. Jednak żeby uzyskać dobry zasięg, dobrze by było, żeby antena była nie krótsza niż półfalowa, co daje długość ok. 89 cm. Projektowane urządzenie ma jednak małe gabaryty, a antena ta powinna zmieścić się wewnątrz obudowy, więc długość ta nie wchodzi w grę. Duże gabaryty to też większa pojemność pasożytnicza, więc więcej energii jest potrzebnej dla przeładowywania tej pojemności. A urządzenie jest zasilane bateryjnie i powinno pobierać jak najmniej energii.</p> <p style="margin-left:0cm; margin-right:0cm">Z kolei pasmo 433 MHz jest jedynym wolnym pasmem dostępnym prawie na całym świecie i w związku z tym producenci pilotów samochodowych, bram zdalnie sterowanych, zabawek itp. korzystają właśnie z tego pasma. Powoduje to ogromne zaśmiecenie tych częstotliwości, co może powodować w pewnych lokalizacjach, że transmisja będzie niemożliwa. Ważną rzeczą jest tu, że w pasmie tym maksymalna dozwolona moc nadawania to tylko 10 mW, co powoduje duże ograniczenie zasięgu. I antena dla tego pasma ma nadal dość spore gabaryty – w tym przypadku dipol półfalowy powinien mieć długość ok. 33 cm. Jest to to nadal za duży gabaryt jak na małe urządzenie bateryjne .</p> <p style="margin-left:0cm; margin-right:0cm">Częstotliwość 2,4 GHz wydaje się najbardziej korzystna ze względu na gabaryty anteny, ale niestety jest ona już silnie tłumiona przez większość przeszkód (materiałów). Żeby więc uzyskać dobry zasięg trzeba by pracować z dużą mocą nadawczą. Jak wyżej wspomniano, urządzenie zasilane jest z baterii, więc z drugiej strony jest potrzeba ograniczania mocy nadawania do minimum. W pasmie tym pracują też sieci WiFi i Bluetooth, więc jest ono bardzo mocno zapełnione i zaszumione, co powoduje, że trzeba tu stosować bardziej zaawansowane układy nadawczo-odbiorcze, które wykrywają chwilową zajętość danego kanału.</p> <p>W wyniku powyższej analizy, Częstotliwości 169 MHz oraz 2,4 GHz uznane zostają jako najmniej rokujące i nie będą dla nich przeprowadzane dalsze badania. Częstotliwości 433 MHz i 868 MHz wyglądają na najbardziej warte uwagi. Dla nich więc będą prowadzone dalsze badania.</p> <p style="margin-left:0cm; margin-right:0cm">Modemy LoRa zestawione w tabeli 1 można podzielić na dwie grupy. Pierwsza z nich obejmuje układy SX1272 i SX1273, które są przystosowane do pracy z częstotliwościami z zakresu 860..1020 MHz. Druga grupa to układy SX1276, SX1277, SX1278 i SX1279 mogące pracować z częstotliwościami od 137 do 1020 MHz, zależnie od modułu. W porównaniu do układów z pierwszej grupy mają one większą czułość odbiorników radiowych, a ich pasmo zaczyna się już od 7,8 kHz, w przeciwieństwie do pierwszej grupy modemów, gdzie dopuszczalne pasmo zaczyna się od 125 kHz</p> <p style="margin-left:0cm; margin-right:0cm"> Po wstępnej analizie parametrów poszczególnych układów postanowiono zrezygnować z badania układów SX1272, SX1273 oraz SX1278. Jest to spowodowane tym, że układy SX1272 i SX1273 mają najniższą czułość, a przy pomoc układu SX1278 nie można zbadać pasma 868 MHz.</p> <p> Do badań wybrano więc i zakupiono układy SX1276, SX1277 oraz SX1279.</p>本次选型的首要依据为针对不同频率无线电波的物理特性分析。 其余选型依据包括发射机功率、接收机灵敏度以及硬件实现的简易程度。 169MHz频段凭借其电波穿透性，看似是最优选择。但若要获得良好的覆盖范围，天线长度不应短于半波长，对应长度约为89cm。然而本次设计的设备尺寸小巧，天线需容纳于机壳内部，因此该长度方案不可行。此外，天线尺寸越大，寄生电容也越高，为该电容充放电所需消耗的能量也就越多。而本设备采用电池供电，应尽可能降低功耗。 而433MHz频段是几乎全球通用的免费频段，因此汽车遥控钥匙、远程控制门禁、玩具等设备的生产商均采用该频段。这导致该频段的电磁干扰极为严重，在部分场景下可能完全无法实现通信。此外，该频段的最大允许发射功率仅为10mW，这大幅限制了其覆盖范围。同时该频段所需的天线尺寸依然偏大：半波偶极天线的长度约为33cm，对于小型电池供电设备而言仍显过大。 2.4GHz频段凭借天线尺寸优势看似最佳，但遗憾的是，该频段极易被绝大多数障碍物（材料）衰减。若要获得良好的覆盖范围，则需要较高的发射功率。如前所述，本设备采用电池供电，因此必须将发射功率降至最低。此外，WiFi与蓝牙网络均工作于该频段，导致其信道拥挤且噪声水平极高，因此需要采用更先进的收发电路以检测信道的瞬时占用状态。 经上述分析，169MHz与2.4GHz频段被认定为可行性最低的方案，将不再开展后续研究。而433MHz与868MHz频段则更具研究价值，将针对二者展开后续测试。 表1中所列的LoRa调制解调器可分为两组。第一组为SX1272与SX1273芯片，适配860~1020MHz频段的工作需求。第二组为SX1276、SX1277、SX1278与SX1279芯片，根据模组不同，可支持137~1020MHz范围内的频段。相较于第一组芯片，第二组的无线电接收机灵敏度更高，且其支持的最小信道带宽为7.8kHz；而第一组调制解调器的最小可用信道带宽仅为125kHz。 在对各芯片参数进行初步分析后，研究团队决定放弃对SX1272、SX1273与SX1278芯片的测试。原因在于，SX1272与SX1273的接收机灵敏度最低，而使用SX1278芯片则无法对868MHz频段进行测试。 因此最终选定并采购了SX1276、SX1277与SX1279芯片用于本次测试。