超低成本的2.4G超远距离无线遥控、无线传输方案随笔

来源：http://www.52rd.com/Blog/Blog_List.rd?Name=fgh00000&Vmode=Contents 标签：2.4G,无线控制，无人机遥控器 在2.4G的领域里面。大家比较熟悉的就是蓝牙和wifi。物联网用的比较多的就是zigbee。而在专业的领域用的比较多的就是nrf2401，cc2500等低成本芯片。就距离而言，相同的功率下100mw，17Dbm的增益下。蓝牙只有10米，wifi大概20米。Zigbee也不超过50米。nrf2401，CC2500不会超过100米。

其实目前2.4G的传输距离为什么近，其最本质的原因是1：该公共频道带宽不足，手机，蓝牙，wifi都占用这个频道。2：功率必须符合100mw，增益在17dbm以下，不然过不了FCC、国家标准。也因此意味着你无法通过加大功率的办法来增加距离。有人会反问我：网络上有看过人家wifi能传300km的呢。是的，我也相信这是真的。只是这根本没有可比性，也没有实用价值。这好比你硬要在自行车上实现飞机那样的速度，你说可以吗？我的答案是完全可以。我需要增加最先进的动力设备，加最轻的机壳材料，加最好的传感器，把飞机上得所有东西放在自行车上。相信最后做出来的自行车飞机，那完全就不叫自行车了，也许最后我们连自行车的轮子都看不到了。更可悲的是这个产品的造价也许够人家飞机厂做几台这样的飞机出来了。

如果你得产品要获得出口到美国，中欧一些国家的话。使用2.4G的公共频道是不需要申请的。但是辐射功率必须在100mv以下。甚至有些国家还要求RF发送的时间间隙要在3ms以上。否则你的产品没办法在这些国家销售。中国的话没有强制的要求，但2016年之后中国也会出台相关的强制标准。

那是不是除了上面两个条件，就没有其他办法来增加传输的距离了呢？答案当然是可以。本文就针对该问题提出了一整套的解决方案。至于你能不能领悟到其中的奥秘，那就看你的造化了。

废话少说，我们转入正题。方案好不好，首先我们得要选一个好的硬件平台，就好像做饭一样，巧妇难为无米之炊，我们要做一个上好的牛扒，选对牛肉是关键。无线传输中，选对一个RF芯片是非常重要的。

那如何选对一颗好的芯片呢，其实无线传输最重要的一个指标就是灵敏度和传输速率。理论上是灵敏度越高，传输距离会越远。传输速率越快，传输距离也会越远。简单的说，就是你灵敏度高了，同样的距离下，你很微弱的信号都能让对方接收到，然后你才有条件来作数据的转换，才能变成有效的信息。而传输的速率快，换句话说，同样的时间内，以1秒为一个单位，假设芯片A一共发送10个包，其中在500米的地方只能成功收到2个包，再远就收不到了。假设芯片B速率快，它在1秒内可以发送20个包，同样条件下在500米的地方能成功的收到4个包，这样的话芯片B其实还能把距离再拉远一点，也许在700米的地方它还能成功收到2个包，那我们就说芯片B的传输距离比芯片A的要远。如果有个芯片灵敏度又高，速率又快，那就完美了。不过现实总是那么的残酷，鱼与熊掌不可兼得。我们做产品的首先考虑的还是性价比问题。这在低成本的产品中更为突出。所以我们都是在同价格中选功能，同功能中我们选性能。总之你如果能用最小的成本做最好的产品，那你就是厉害的了。你不能只出自行车的价格要求做出摩托车那样的速度，你也不能用摩托车的价格来跟汽车这样的产品。这个道理你懂的。[1]

下面我们对比一下几个常用RF芯片的硬件参数。

参数 nrf2401 cc2500 RF79L01 工作频率 2.400GHz～2.524GHz 2.400GHz～2.483GHz 2.400GHz～2.480GHz 调频方式 GFSK OOK ASK FSK GFSK/FSK/DSS 传输速率 250Kbps、1Mbps 500k,250k 250K,1M 工作电流 18mA 15.6mA 20mA 掉电模式 400uA