什么是Sub-1GHz射频通信技术？

随着物联网（IoT）产业的飞速发展，越来越多的设备开始支持通过无线通信的方式来实现控制与交互，从智能水表、环境监测终端，到智慧农业设备以及城市基础设施，无线通信技术已经成为构建万物互联世界的底层通信基础。

而在众多无线通信方案中，Sub-1GHz射频通信技术凭借着信号传输距离远、信号发射/接收功耗低和信号穿透/绕射能力强等优势，已成为物联网领域中应用最为广泛的通信方式之一。

那么，什么是Sub-1GHz射频通信技术呢？要理解它，首先需要从电磁波说起。

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（图源：工信部）

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ISM（Industrial, 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。

CMT2310A、CMT2392F512，高性能的Sub-1GHz射频芯片！

值得一提的是，在实际部署Sub-1GHz无线通信方案时，选择一款优秀的Sub-1GHz射频芯片，往往能有效改善物联网终端的无线通信表现，降低项目的开发与落地难度。

例如，CMT2310A就是一款支持SPI接口、拥有多种特色收发功能、可有效提升物联网设备无线通信质量的数字模拟一体化收发机产品，其使用32MHz晶体提供PLL的参考频率和数字时钟，支持Direct和Packet两种数据处理模式，并具备高达+20dBm的发射功率和-122dBm的灵敏度，可极大地优化各类无线应用的链路性能。

CMT2310A系统功能框图

在自动频率控制（AFC）方面，CMT2310A具有业界先进的性能，相比起其它同类型产品，它能用更短的时间（8-10个symbol）去除TX和RX之间的频率差异，以达到更高的灵敏度，且在相同的带宽下，CMT2310A还可以识别出更大的频率差别。

在数据率时钟恢复（CDR）方面，CMT2310A支持COUNTING、TRACING、MANCHESTER三种时钟恢复系统，可在接收数据的同时恢复出与数据率同步的时钟信号；其中，TRACING系统可以承受高达15.6%的数据率偏差比，这是业界其它同类产品难以做到的。

在相位跳变检测（PJD）方面，CMT2310A能通过观察接收信号的跳变特性，来识别接收的是噪声还是有用信号，以实现更可靠的通信质量，且在相同的接收窗口下，CMT2310A还可支持更灵活的跳变检测阈值配置，兼顾检测速度与判断可靠性。

CMT2392F512是一款高性能的Sub-1GHz无线收发单片机，其内部集成32位ARM CortexTM-M4F内核和一颗超低功耗Sub-1GHz射频收发器，支持OOK、2(G)FSK、4(G)FSK等调制方式，支持多种数据包格式及编解码方式，并拥有+20dBm的发射功率和-122dBm的灵敏度，可灵活地满足各种应用的需求。

在硬件配置方面，CMT2392F512内置高性能内核与射频收发器，支持单周期硬件乘除法指令，支持DSP指令和MPU，片上集成512KB Flash、144KB SRAM，其不仅能运行无线通信协议与数据包处理逻辑，还能够承担一定程度的本地数据处理与控制任务，可有效解决低功耗IoT终端资源不足、无法兼顾射频通信与本地逻辑处理的短板。

在抗干扰与链路稳定性方面，CMT2392F512集成了包括信道侦听（CCA）、高精度RSSI测量、快速跳频（FHSS）及静噪控制等多种功能，可提升系统通信的可靠性与稳定性；其中，信道侦听可在发射前评估信道占用情况，降低同频冲突概率；跳频机制可在存在持续干扰的环境中动态切换工作信道；RSSI可用于链路质量评估与自适应功率控制；静噪机制则用于抑制噪声引发的误触发。