在家庭、楼宇和工业运用商场，短间隔无线尤其是Sub-GHz（低于1 GHz）频带的无线运用日益遍及。这意味着系 统规划人员需求了解所触及的办法、预算、本钱和权衡。除 了间隔预算公式，最好还要了解与sub-GHz相关的无线信道 和传达环境。
一般，射频（RF）和无线工程师会在开端RF规划之前 进行链路预算。链路预算要考虑间隔、发射功率、接纳器灵 敏度、天线增益、频率、牢靠性、传达介质（其间包括与电 磁波反射、衍射、散射相关的物理学原理）和环境等要素， 以便核算sub-GHz RF射频链路的功能。
在从简略的点对点衔接到更大的网状网络等任何低数 据速率体系中，Sub-GHz无线网络都能够完成高本钱效益， 其间长间隔、牢靠的射频链路和延伸的电池寿数是其明显优 势。更高其合规的输出功率、下降的能量吸收、较少的频谱 污染和窄带运转都能进步传输间隔。而改善的信号传达、优
图1 单片机与MRF89XA模块之间的接口；无线和RF节点图 
图2 单片机与MRF49XA收发器和PICtail卡之间的接口；无线和RF节点图
秀的电路规划以及更低的内存运用均能够削减电量耗费，然后延伸电池寿数。一般来说，sub-GHz信道归于免许可证ISM（工业、科 学和医疗）频带的一部分。sub-GHz节点一般针对低本钱系 统，与高档无线体系比较，每个节点可削减本钱约30％～40％，一起它们的协议栈所需求的存储空间也更少。许多协 议都占用这一个频带，例如依据IEEE 802.15.4标准的ZigBee（现在在868和900 MHz频带供给2.4 GHz和sub-GHz版别的 仅有协议）、自动化协议、无绳电话、无线Modbus、遥控 门禁（RKE）、轮胎压力监测体系和很多专有协议（包括 MiWi）。可是，在sub-GHz ISM频带运转会导致与运用同一 频谱的其它协议之间的射频搅扰，包括来自移动电话、授权 无绳电话等的要挟。
图3 PICtailTM板的笔直设备
图4 间隔丈量办法
1 链路预算
链路预算是对从发射器（TX）经过介质（自在空间） 到接纳器（RX）的整个无线通讯体系中一切增益和损耗的核 算。链路预算考虑的是决议抵达接纳器信号强度的各个参数。 为了进行链路预算的剖析和预算，还有必要测定包括天线增益水 平、射频发射功率水平缓接纳器灵敏度数据等在内的要素。
一起还应考虑天线类型和尺度以及其它包括要求的距 离、可用的带宽、数据速率、协议、搅扰和互操作性在内 的非有必要要素。尽管接纳器灵敏度不在链路预算的考虑规模之 内，可是还需求阈值来决议接纳信号才干。
简略链路预算公式为：接纳功率（dBm）等于发射功率
（dBm）与增益（dB）和损耗（dB）差之和。凭借链路预 算评价，就有可能在预期本钱规模内规划出一个即满意要求 又完成功能性的体系。某些损耗可能会跟着时刻而改动。例 如，数字体系的误码率（BER）会随时刻添加；而模仿体系 的信噪比（SNR）会随时刻下降。
2 测验要求
咱们能够运用依据Microchip MRF89XA模块和MRF49XA sub-GHz收发器的PICtailTM板来进行功能丈量。MRF89XA模 块已获FCC、ETSI和IC认证。不同于其它嵌入式Sub-GHz模 块，它们供给各种合规和经过模块化认证的PCB天线（蛇 形）。PICtail板依据导线型天线，用于不同的频率，这些天 线一般设备在开发板或子板上。
PIC®单片机与收发器模块之间的硬件接口一般被称为无线节点， 如图1和图2所示。 无线节点能够经过组合PIC MCU开发板和P%&&&&&%tail子板来完成。距 离 和 性 能 实 验 需 要 至 少 两 个 无 线 节 点 以 便 用 于 测 试。丈量设备运用两块开发板中的恣意一块，为了简略起 见，它们都带有相同的Sub-GHz模块。或许，能够依据运用 将这些模块组合起来用于丈量和剖析。
3 丈量环境
作业环境对波的传达影响很大。间隔测验应在各种室 内和室外环境中进行，以获取对模块功能的根本了解。挑选 测验环境时要考虑平整和不平整地势中的无障碍途径和有障 碍途径。
丈量还依据PCB天线方向（笔直或水平）、sub-GHz模
块的输出功率（最大或默许）、功率扩大器或低噪声扩大 器（启用或禁用值）、天线（PCB、导线或标准）偶极子类 型，以及天线（蛇形、导线、鞭状或偶极子）。
影响室内丈量的要素包括办公设备和邻近是否有Wi-Fi®、蓝牙或微波信号。混凝土结构、墙面、邻近的玻璃、木材和金属都能够发生影响。关于间隔测验而言，首要的差异要素是模块设备、天 线方向和安稳电池电源。图3展现的是天线在基板上的笔直设备。笔直设备为仰
角波瓣和平面；水平设备为方位角波瓣和平面。天线选用笔直设备仍是水平设备办法取决于到达的有 效输出功率、运用空间需求和约束，比方具有一个依据中 心基波频率的强壮主瓣和依据其第三次谐波频率的副瓣。若 要下降射频频率，天线尺度应相应按份额添加。导线天线的 长度能够经过7500除以频率来换算得出（单位为厘米）。因 此，433 MHz的频率就对应17.3 cm长的导线，而915 MHz的 频率则对应8.2 cm长的导线。在天线导线尺度不超越波长的 四分之一时，这个公式都是建立的。
4 间隔丈量进程
为了施行间隔丈量，首先将MiWi P2P演示代码编程至 两个依据sub-GHz频带的RF和无线收发器节点。然后，在配 置好特定作业信道后将一个RF节点放置在一根1.5m到2m长 的杆子上的支架上。这个无线节点默许处于接纳形式。
将一个相似的RF节点放在另一个架子上，并设为相同 的作业信道。其间一个节点坚持静止不动，而另一个节点作 为活动节点。对节点进行设置，以保证它们相互衔接。移动
图5 灵敏度测验设备
活动节点，并测验发射和接纳。每隔1.5m至3米的间隔进行 一次丈量。一旦取得临界点后，丈量从发射器到接纳器的实践和
径向间隔。在临界点方位，发射器和接纳器通讯断断续续。 从临界点处回来约1.5米，再次查看通讯是否安稳。间隔测 量办法如图4所示，间隔值的添加跟着各种变量的改动而变 化，其间发射器模块的高度是最灵敏的一个变量。
数据包错误率（PER）测验剖析两个无线节点之间的室 内与室外的有用数据掩盖。PER测验设备相似于开放式现场 测验设备。
两个设备之间的PER测验以单次迭代办法进行，数据包 数量预先设定。依据ISM（IEEE 802.15.4）标准界说，每收 发1000个数据包，PER值低于或等于1%的即视作牢靠链路。
PER丈量的是一个设备接纳信号时不会被其它频率的搅扰信号所影响的才干。所需信号的PER有必要低于1%，或许BER必 须低于0.1%。如需求，PER测验能够经过添加数据包之间的 延迟来进行。
BER的丈量是经过无线节点发送数据，然后对输出和输 入进行比较进行的。在极长的一段时刻里，数据传输一般都 被假定成为一个随机的进程。因而，BER测验运用了伪随机 数据序列。称它为“伪”随机是因为真实随机的信号是无法 运用确定性的（运算的）办法来发生的，可是存在少数近似 随机的行为能够进行准确的BER丈量。调制形式供给了低信 噪比时杰出的BER功能。可是，还没有一种简略的测验办法 能够完成BER的直接丈量。公认的一种简略办法便是依据PER 来核算BER。丈量PER和BER的设备相似于间隔丈量设备。
灵敏度测验设备用于获取灵敏度极限的指征。接纳器 的输入功率水平凭借衰减器不断下降，直到PER低于1%， 此刻就无需持续丈量接纳器的PER了。该测验设备包括两个 Sub-GHz模块，见图5。
Sub-GHz发射模块经过一个电子衰减器与接纳模块连 接。 两个模块运用USB线缆或经过R S232串行端口衔接到PC。PC运用驱动程序实用软件来履行带有PER测验脚本的
测验东西。一切的PER测验都是在没有重发的情况下进行 的。PER灵敏度测验使得用户能够自在添加两个节点之间的 间隔，查明在跨信道补偿存在的情况下能将PER坚持在低于
1%的水平的最大通讯间隔。
5 定论
Sub-GHz射频能够创立相对简略的无线产品，这些产品单 凭电池电源能够不间断运转长达20年。在任何低数据速率体系 中，Sub-GHz无线网络都能够完成高本钱效益，其间长间隔、 牢靠的射频链路和延伸的电池寿数是其明显优势。更高且合规 的输出功率、下降的能量吸收、较少的频谱污染和窄带运转都 能进步传输间隔。更佳的电路功率、改善的信号传达以及占用 更少的存储空间能够使电池供电运转时刻达数年之久。
Sub-GHz射频的窄带运转能够保证传输间隔到达一公
里乃至更远。这使得sub-GHz节点能够和远间隔的集线器进 行直接通讯而无需从一个节点跳转到另一个节点。成果Sub- GHz长间隔功能的首要原因为较低的衰减率和较少的信号减 弱，以及协助sub-GHz信号绕过障碍物然后减轻堵塞效应的 衍射等影响。
主张专有低占空比链路运用sub-GHz ISM频带，这样它 们不会相互搅扰。低噪声频谱意味着传输更简单，重试次数 也更少，这不只进步了功率，还节省了电池电量。
电源功率和体系间隔二者跟着接纳器灵敏度和发射频率 的改动而改动。灵敏度和信道带宽是成反比的，带宽更窄时 接纳器灵敏度就更高，这就在传输速率较低时保证了运转的 高效。例如在433 MHz时，假如发射器和接纳器晶振差错均 为10 ppm，那么它们各自的差错即为4.33 kHz。关于需求确 保收发高效性的运用而言，信道带宽至少要到达差错率的两 倍，或8 kHz，哪一个对窄带运用更为理想就挑选哪一个。
关于城市环境，运用12分贝是一个很好的经历规律，能够满意在加倍延伸传输间隔时所需添加的链路预算。为了 添加传输间隔，接纳器灵敏度是整个体系中有必要第一个进行 优化的变量。体系中的其它变量也会被传输间隔发生影响， 但它们有必要做出数倍的改动才干到达和改动接纳器灵敏度一 样的作用。因为多路形成的信号衰减可使得信号强度减小超越30到40 dB，因而咱们强烈主张在规划无线体系时，链路预算 应将满足的链路余量考虑进去以补偿这种损耗。
