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多个LoRa模块可以共用天线吗

  多个LoRa模块能否共用天线取决于具体设计场景和技术方案。从技术原理、干扰机制、实际案例三个维度综合分析如下:

  一、技术可行性分析

  1. 直接并联共用的不可行性

  阻抗匹配问题:每个LoRa模块要求天线阻抗严格匹配50Ω。若多个模块直接并联至同一天线,会导致阻抗失配,显著降低辐射效率,甚至损坏功放模块。

  信号冲突风险:当多个模块同时发射时,强发射功率(如20dBm以上)会通过天线耦合到接收端,造成信号阻塞或烧毁接收电路。

  安装规范冲突:天线需垂直安装、远离金属障碍物,多模块共用难以满足位置优化要求。

  2. 特定条件下的间接共用方案

  频分双工(FDD)隔离

  通过为发送/接收模块分配不同频段(如868MHz发送、915MHz接收),结合 双工器(Diplexer) 实现单天线复用。但需满足:

  频段间隔需大于信道带宽(典型LoRa带宽125kHz),避免邻频干扰。

  双工器需定制化设计,插入损耗需控制在1dB以内。

  时分复用(TDM)控制

  通过严格时序调度,确保同一时刻仅一个模块使用天线。适用于低功耗场景,但需满足:

  模块间需高精度时钟同步(误差<1μs)。

  通信实时性受限,延迟增加。

  二、干扰机制与规避策略

  1. 核心干扰类型

干扰类型成因对共用天线的影响
同频干扰(Co-SF)多模块同频段同时发射信号碰撞,误码率飙升
邻频干扰(Adj-SF)频段间隔不足接收灵敏度下降
互调干扰功放非线性产生新频率分量阻塞其他信道

  2. 抗干扰技术应用

  扩频因子(SF)优化

  高SF值(如SF12)提升处理增益,但需牺牲数据速率。

  跳频扩频(FHSS)

  动态切换信道规避干扰,但多模块需统一跳频序列。

  空间分集技术

  网关侧采用多天线接收(如2×2 MIMO),通过信号合并提升信噪比,但终端侧不适用。

  三、工程实践方案

  1. 天线切换系统

  智能切换电路

  如专利”双天线通信设备”,通过射频检测模块实时监测天线性能,自动切换至最优路径(内置/外置天线)。适用于移动设备,但增加硬件复杂度。

  RF开关矩阵

  使用PIN二极管或MEMS开关构建N×1切换网络,支持多模块分时复用天线,切换延迟需<10μs。

  2. 多频段集成天线

  组合天线设计

  如专利”多系统组合天线”,将LoRa、4G、WiFi天线集成于同一介质基板,通过 隔离地缝(Isolation Slot) 降低耦合度(<-20dB)。但各频段天线仍物理独立,非真正共用。

  宽频天线+滤波器组

  设计覆盖700MHz-2.4GHz的宽频天线,后端连接带通滤波器组分离信号,适用于基站设备。

  3. 商用案例参考

  Meshtastic网络

  节点采用单天线,但通过TDMA协议协调通信,本质为分时复用。

  智慧渔业监测系统

  4G+LoRa双模终端使用独立天线,避免互调干扰。

  四、结论与建议

  直接并联共用不可行

  违反阻抗匹配原则,导致效率骤降及硬件损坏风险。

  可行替代方案

  •   低密度场景:采用TDM+RF开关(延迟敏感度低时)。
  •   高集成需求:使用多频段组合天线(如)。
  •   全双工通信:FDD+双工器(需频段规划)。

  终极建议:在空间和成本允许时,优先为每个LoRa模块配置独立天线并保持>1.5m间距,这是保障通信可靠性的黄金准则。如需共用,必须引入隔离器件或分时控制,并严格验证误码率(BER)及功耗增量。

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