什么是电磁波电磁波是由相互垂直变化的电场和磁场构成的能量传播形式其传播速度接近光速。无线通信本质上就是利用电磁波在空间中的传播特性实现信息从发送端到接收端的传输。描述电磁波最重要的两个参数分别是频率Frequency和波长Wavelength。频率是指电磁波每秒钟振荡的次数单位为赫兹Hz波长则表示电磁波完成一个周期振荡时向前传播的距离单位通常为米m。频率与波长之间存在固定关系即频率越高波长越短频率越低波长越长。无线电频段和波段的命名不同频率范围的电磁波具有不同的传播特性因此国际上通常按照频率范围对电磁波进行划分。从超低频ULF、低频LF、中频MF、高频HF、甚高频VHF、特高频UHF等不同频段分别承担着广播电视、移动通信、卫星通信、雷达探测以及无线数据传输等应用。电磁波的划分与应用仅供参考对于各类无线通信应用而言频率的选择直接决定了信号传播能力、覆盖范围、穿透能力以及系统容量。一般来说频率越低电磁波绕射能力越强传播损耗越小能够覆盖更远的距离并具有更好的障碍物穿透能力而频率越高则能够获得更大的通信带宽和更高的数据传输速率但传播距离相对较短对环境遮挡也更加敏感。什么是Sub-1GHz频段Sub-1GHz频段指频率低于1GHz的频段常见的工作频率包括315MHz、433MHz、470MHz、490MHz、780MHz、868MHz、915MHz等这些工作频率大多属于免授权ISMIndustrial, Scientific and Medical频段或专用无线频段能够满足大规模低成本无线设备部署的需求。由于频率较低因此Sub-1GHz信号具有天然的传播优势。相较于2.4GHz频段下的Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Thread等技术Sub-1GHz信号在自由空间中的路径损耗更低能够覆盖更远距离。同时由于波长较长Sub-1GHz信号的穿墙与绕射能力也更加突出在相同发射功率条件下Sub-1GHz系统的通信距离往往可以达到2.4GHz系统的数倍甚至十倍以上这种天然的远距离传输特性非常适合应用在工业物联网、智慧农业、无线集抄等存在广域覆盖和低功耗需求的场景中。什么是Sub-1GHz射频通信技术Sub-1GHz射频通信就是在Sub-1GHz频段中进行无线通信的技术其物理层信号的生成、调制、发射与接收通常依赖于Sub-1GHz射频芯片来完成信号的射频前端处理与基带调制解调。Sub-1GHz射频通信系统主要由Sub-1GHz射频芯片、微控制器MCU、天线以及外围匹配电路组成。发送端首先由MCU产生需要传输的数据经过射频芯片内部的基带处理模块进行编码和调制将数字信息转换为适合无线传输的高频射频信号再通过功率放大器和天线辐射到空间中接收端则通过天线接收空间中的无线信号经过低噪声放大、滤波、解调和数据恢复最终还原出原始信息。从通信原理来看Sub-1GHz射频通信与Wi-Fi、蓝牙等无线技术本质上都是利用电磁波传递信息但它们工作的频率范围、调制方式、通信协议以及设计目标存在明显区别。Wi-Fi更加关注高速率数据传输例如高清视频、互联网接入蓝牙更适合短距离设备互联例如耳机、智能穿戴而Sub-1GHz通信更加关注远距离覆盖、低功耗运行和复杂环境下的可靠连接。Sub-1GHz射频通信的优势众所周知无线信号在空间传播过程中会产生路径损耗而路径损耗与工作频率密切相关根据自由空间传播模型在相同传播距离下频率越低信号衰减越小因此相比2.4GHz无线通信技术Sub-1GHz信号能够以更低的发射功率实现更远距离覆盖。同时由于Sub-1GHz信号波长较长因此在遇到建筑物、树木、设备外壳等障碍物时Sub-1GHz信号相比2.4GHz信号会具有更好的绕射/穿透能力。另外很多物联网终端节点需要依靠电池供电来达到数年续航因此终端是否具备低功耗特性已成为衡量物联网无线通信系统性能的重要指标之一而Sub-1GHz射频通信方案通常采用低数据速率、低占空比的工作模式能让终端大部分时间处于休眠状态仅在需要发送或接收数据时唤醒射频模块可大幅降低终端功耗尤其契合那些对续航能力要求严苛的应用场景。在抗干扰能力方面Sub-1GHz射频通信系统还可结合扩频技术、跳频技术以及可灵活配置的射频参数进一步提升系统无线通信链路的稳定性。