ExpressLRS硬件实测性能分析

1. 源由

在ELRS方面做了不少工作，做一个收尾的整理和总结。

1. 软件工程方面要点

• ExpressLRS开源之接收机固件编译烧录步骤
• ExpressLRS开源代码之框架结构
• ExpressLRS开源代码之工程结构
• ExpressLRS开源代码之接收机代码框架结构
• ExpressLRS开源代码之发射机代码框架结构

2. 硬件接口定义

• ExpressLRS开源代码之硬件管脚定义

3. 控制链路性能方面

• ExpressLRS开源之基本调试数据含义
• ExpressLRS开源之RC链路性能测试
• ExpressLRS开源代码之功能&性能测试

在基础上，做了一些实测和对比分析，期望通过这个来解释远航时的注意事项。

2. 远航测试

通过OSD现实，可以看出当芯片上报RSSI为-92 dBm时，发生信号丢失直线距离2.46km。

而实际情况并非单一的RSSI信号强度不够导致的信号丢失。

3. 实验室测试

同类型的模块进行了实验室测试，参考：ExpressLRS开源之RC链路性能测试，发现几个非常有意思的现象。

不管有没有用，先摆几张关于信号判别用的一些数据和图谱（高人帮忙点评和指点！！！）：

• Radio link can be considered has GOOD when RSSI > -115dB and SNR > -7dB
• Radio link is BAD (range limit) when RSSI <= -120 dB or SNR <= -13dB
• Between this 2 cases,

3.1 芯片RSSI与实测功率差异

1. 芯片RSSI值，在实际功率-80dBm之前还能相对比较好的有一致性
2. 当低于实际功率-80dBm时，芯片RSSI值趋于一个平直状态
3. 衰减到实际-148dBm时，芯片RSSI值为-81dBm，有较大的差距

结合前面实测-92dBm是信号丢失，这张表格如果用来做芯片RSSI值的表征，还是非常靠谱的。

3.2 SNR信噪比稳定

1. 实验室环境(2.4G/5.8G，衰减器测试)，SNR稳定在15db左右
2. 信号强度始终高于噪音强度，且稳定

注：图中数据经过分析，采用对数方式展示。

3.3 140db衰减器衰减，40个频点信号稳定

1. RSSI标准差与SNR标准差基本成正态分布
2. SNR信噪比平均值2.5稳定(实验室环境，信号就是好)
3. 40个频点，抗干扰能力强
4. 【本次】传统ELRS单发单收天线
5. 【后续】Diversity ELRS将会是两根天线（选择信号优的）
6. 【后续】True Diversity ELR将会是两根天线（同时双收）
7. 【后续】Gemini ELRS将会是双频（两个频率，分别天线双发）

4. 外场测试

模块采用如下方式，铝箔+地线隔离。

测试：1米-200米-400米-600米-800米 //400米测试点后，有雨影响

注：起点为接收机未知，因此全程测试过程接收机未发生移动。T型天线是正对保持相对姿势。

4.1 无屏蔽样品

1. 信噪比随距离增加显著降低
2. 200米以后，出现噪音强度超过信号强度
3. LORA信号强度低于噪音依然可以解析信号，800米处-10db左右

4.2 有屏蔽样品

1. 信噪比随距离增加显著降低
2. 200米以后，出现噪音强度超过信号强度
3. LORA信号强度低于噪音依然可以解析信号，800米处低于-15db左右
   

4.3 有屏蔽vs无屏蔽样品

1. 信噪比随距离增加显著降低趋势一致
2. 200米以后，出现噪音强度超过信号强度
3. 有屏蔽信号比无屏蔽信号的信噪比更差(接地未起到好的效果，反而更差)
4. 信号强度RSSI远端基本一致，由于底噪的增加，降低了信噪比，导致信号的恶化
5. 怀疑600、800米数据受下雨干扰导致信号接收强度反而比400米好

注：因此测试过程一定要做好测试环境、测试步骤、测试记录等准备工作，若不做好，很容易导致数据的不可靠，甚至浪费测试时间。

5. 估算

假设：

• 3dbi 天线（发射端/接收端）
• 1.5米高度（发射端/接收端）
• 915MHz频率
• 10mW/9.73dbm发射功率
• 接受端灵敏度-148dBm
• 底噪：5/10/15/20dB

理论上，应该在2915/2186/1639/1229米时达到极值。

注：实际上很多朋友觉得这些测试尤其是实验室数据有什么用呢。而且实际10mW能飞很远，远不止这里估算的距离。其实具备一定实践经验所提及的这些情况也都正确。唯一也请注意高度的问题，通常来说飞得远高度越高，但是测试的话就要注意着点，要确保高度，详见：Antenna Height and Communications Effectiveness。每个人过滤信息的能力就像筛子一样，有些人能抓住重点，有些能抓住很多细节，而有些可能只有零星的几点。为什么会这样，其实也体现了对该技术问题内部深层逻辑的理解和理论知识背景。

因此，通常在有点干扰的环境，10mW能飞1.5 ~ 2km应该就非常不错了。

当然，如果您有幸在广袤的草原等一望无际，没有干扰的地方飞，那估计能飞到极限！！！记得给我视频链接哦~~~

6. 总结

功率与距离的平方成反比，因此前面500mW(怀疑是50mW，Dynamic可能没有起效果)飞行2.46km：

• 假设1：dynamic是起效果了，按照500mW计算可得：

$\frac{10mW}{500mW}=\frac{\frac{1}{R^2}}{\frac{1}{2.46km}}$

$R=347m$

• 假设2：dynamic未起效果了，按照50mW计算可得：

$\frac{10mW}{50mW}=\frac{\frac{1}{R^2}}{\frac{1}{2.46km}}$

$R=1100m$

从实际情况看，该模块在当时环境，从计算角度看，个人更偏向假设2的结论（后续补充说明 - 50mW视频）。

注：第二次50mW视频还只飞了2km，因此，本地（发射端附近有基站）存在一些干扰信号或者其他未知原因。因为915MHz处于ISM以及通信带宽范围。

7. 补充说明 – 50mW视频