最大化 LoRa 長距離，秘籍2：接收靈敏度

摘要：

為了測試 node & gateway 射頻闆接收靈敏度，基于頻譜儀搭建了測試環境，使用“內插補點法”測量了各器件的衰減值，采用科學的測試方法，詳細記錄了測試資料，并對射頻性能做出分析結論。

Wisdom, dwell together with prudence; I possess knowledge and discretion. 　

智慧以靈明為居所，又尋得知識和謀略。－－《舊•箴》8：12

引言

正如《最大化 LoRa 長距離，您應該知道的完整秘籍》，提高接收靈敏度可有效延長通信距離。https://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/86012877

為此，我們針對 LoRa 通信的 2 大實體：gateway 和 node 測試接收靈敏度。

1 測試對象

LoRaWAN 節點子產品

LoRaWAN 網關射頻子產品

2 工具與環境

測試所使用的儀器裝置主要有：頻譜儀（KEYSIGHT N9030A）、射頻線纜、轉接頭（SMA-JJ、SMA-KK、N-KK、N-SMAJK）、可調衰減器、定值衰減器、屏蔽盒、PC。測試環境為實驗室環境，室溫23℃，相對濕度30%-60%。

3 測試方法

3.1 測試環境

首先，将待測裝置置入屏蔽盒中，并将其射頻端口用射頻線、轉接頭接入定值衰減器一端。

然後，将發射裝置置入另一個屏蔽盒（測試網關時終端節點作為發射裝置，測試終端節點時網關作為發射裝置），也将其射頻端口用射頻線、轉接頭接入可調衰減器一端。

最後，将定值衰減器和可調衰減器用20m射頻線纜連接配接起來，并盡量保證兩個屏蔽盒的空間距離足夠遠（測試時可以将2個屏蔽盒放置在不同的房間，以免屏蔽效果不好而引入空間輻射傳導幹擾）。

3.2 測試項目

其中，Freq代表待測樣品理論頻率值，以實際應用中的發射功率起始點486.3MHz為中心，向兩端延伸，越遠離中心，間隔越大；SNR和RSSI分别代表接收信噪比及接收信号強度（射頻晶片讀數，供參考），PER代表誤碼率。

3.3 測量衰減值

如下圖所示，測試各連接配接器件（射頻線纜、轉接頭）及衰減器的實際衰減。

采用內插補點法測試，将發射裝置功率固定，将連接配接器件依次添加，置于發射裝置與頻譜儀之間，分别測試各情況下的發射功率，其內插補點即為添加連接配接器的實際衰減。

例如，将發射裝置用一根1m射頻線纜與頻譜儀相連，所測功率為20dBm，采用兩根1m射頻線纜相連，所測得功率為19.33dBm，那麼一根1m射頻線纜的實際衰減即為0.67dB。

3.4 測試靈敏度

給發射裝置上電，設定好發射頻率及SF值（例如Freq=450MHz，SF=12），并讓其以固定功率不斷發射信号（發射功率保證可調，後續步驟需要調節），調節可調衰減器到合适值（根據待測裝置的理論接收靈敏度調節），給待測裝置上電，設定其接收頻率及SF值（與發射裝置保持一緻），觀察其誤碼率，調節發射功率及可調衰減器，直到待測裝置的誤碼率“剛好”為0（即臨界點），記錄此時的發射功率及相應的SNR及RSSI值；

對照《最大化 LoRa 長距離，秘籍1：發射功率》中發射功率的測試記錄

（https://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/86716632），找出對應頻率及功率等級下的實際發射功率，再對比步驟1中的各連接配接器實際衰減值算出實際衰減，兩者的內插補點即為待測裝置該頻率及SF值下的接收靈敏度，計入資料記錄表格。

4 測試資料

4.1  node 接收靈敏度

根據測試結果，可以看出，node接收靈敏度在全頻段内差異不大，僅在頻率較低時（450MHz）有一定跌落，總的來說，當SF=12時，接收靈敏度為-137dbm左右，與官方手冊宣傳值相同。

本測試的誤碼率PER=0，若是将誤碼率範圍增加到普遍要求的5%，接收靈敏度也會有一定提升。綜上，我們認為該裝置的接收靈敏度性能優秀。

4.2  gateway接收靈敏度

根據測試結果，可以看出，Gateway的接收靈敏度僅在450MHz頻點下不甚理想，在其餘頻點均在-130dbm以下（SF=12時），而在中心頻點（486.3MHz）達到了-138.35dbm（PER=0），當PER=5%時，486.3MHz處的接收靈敏度超過了-140dbm，接近理論值。

因為中國地區 LoRa 頻段中心為 490MHz，，此時的接收靈敏度是非常可觀的。

5 測試結論

綜上所述，我們對node & gateway射頻闆的接收靈敏度進行了全方位測試，所得結果符合我們的預期。

對于接收靈敏度而言，在我們實際應用的頻率範圍内，兩種裝置在不同頻率下的接收靈敏度都比較平穩，易于控制，在常用的頻率下（486.3MHz），接收靈敏度與理論值差異很小，node達到了-137dbm，gateway達到了-140.35dbm。