最大化 LoRa 长距离，秘籍1：发射功率

                          最大化 LoRa 长距离，秘籍1：发射功率

The prudent are crowned with knowledge.（通达人得知识为冠冕）-- 《旧·箴》14：18

引言

正如《最大化 LoRa 长距离，您应该知道的完整秘籍》，提高发射功率可有效延长通信距离。https://blog.youkuaiyun.com/jiangjunjie_2005/article/details/86012877

为此，我们针对 LoRa 通信的 2 大实体：gateway 和 node 测试发射性能，包括：发射功率、中心频点及带宽。

1 测试对象

LoRaWAN 节点模块

LoRaWAN 网关射频模块

2 工具与环境

测试所使用的仪器设备主要有：频谱仪（KEYSIGHT N9030A）、射频线缆、N-SMAJK转接头、可调衰减器、屏蔽盒、PC。测试环境为实验室环境，室温23℃，相对湿度30%-60%。

3 测试方法

待测设备并置入屏蔽盒中，并将其射频端口直接用射频线、转接头与接入可调衰减器一端，衰减器另一端通过射频线接到频谱仪输入端口。

3.1 测试项目

Freq代表待测样品理论频率值，以实际应用中的发射功率起始点486.3MHz为中心，向两端延伸，越远离中心，间隔越大；
PWR代表待测样品功率等级（理论功率），以实际应用中常用发射功率等级17dBm为中心，两端各选取2个点。

3.2 测试功率

1. 调节可调衰减器到合适值（理论上保持频谱仪端的功率值不超过20dBm）。
2. 给待测设备上电，让其不断以同一频率同一功率发射（例如450MHz、20dBm）。
3. 将频谱仪中心频率调节至与当前发射频率一致（450MHz），BW调节为100kHz，选择max hold。
4. 待频谱完整，点击peak value，读出其实测功率；（注：此处的功率值需要加上射频线缆、连接头及衰减器的衰减值，才是最终实测发射功率）。

3.3 测试频率

1. 将BW调节为10kHz，清除步骤3.2中的频谱，重新选择max hold。
2. 待频谱完整后，找到峰值点，然后在分别找出其功率下降3dB的两个点，记录这两个点的频率（f1、f2），f2-f1即为带宽，（f1+f2）/2即为实测中心频点。
3. 实测中心频点与理论值的差值即为频率偏移；（注：实测中发现不同频率下带宽和频偏基本无差异，为方便记录，故选用常用频率点测试值作为测试结果）。

4 测试数据

4.1  node 发射性能

根据测试结果，可以看出，node的发射功率与理论值差异不大，且不同频率下较为平稳，主要在功率等级较大时，实际功率略低于理论值，在功率等级较小时，实际功率略高于理论值。

总体来说，node的发射功率、频率偏移及带宽均与理论值相差不大，测试结果判定为优。

4.2  gateway 发射性能

根据测试结果，可以看出，Gateway的发射功率与理论值差异呈现“两头大，中间小”的趋势，在450MHz—478MHz及498MHz—510MHz区间内波动较大，在478MHz—498MHz区间内较为平稳。
这是因为我们在设计射频板时，根据其实际应用功率将中心工作频点设置成了490MHz，在一定频率范围内会相对平稳，若需要使用其他频段，可以通过调整中心频点的方式来实现。

我们以490MHz的测试数据为例来观察分析，发现只有在功率等级较大（25/27）时，实际功率才会比理论值要低，在其他情况下，实际功率均比理论值略高。
这与我们预期的结果也比较贴合，因为在功率等级很大时，所需的电流也会成倍增加，对设备的供电能力要求很高，设备可能不能及时提供很大的瞬时电流，导致高功率等级下，实际功率无法线性提升。

5 测试结论

综上所述，我们对 node & gateway 射频板的发射功率、中心频率偏移度、实际带宽进行了全方位测试，所得结果符合我们的预期。

对于发射功率而言，在我们实际应用的频率范围内，两种设备在不同频率下的发射功率都比较平稳，易于控制，在常用的功率等级下（17dB），实际功率与理论值差异很小，不会出现大的误差。

对于频率偏移来说，调整后的两种设备频率偏移均在5~10ppm左右，完全符合我们射频传输时对信号质量的要求；实际带宽几乎没有变化，误差也在频谱仪的最小精度可调范围内。

依据测试结果，node & gateway 射频板的发射信号情况都较好，完全满足我们的实际需求。