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网上单片机制作“2.4G频率计”方案之我见

聚丰开发 2018-10-25 17:01 次阅读

注:本文是作者以前发表在其个人博客,现在发布到“聚丰开发”专栏

在网上看到有朋友发布一个“单片机制作2.4G频率计”的全套方案,这绝对是一个不可思议的结果。我个人认为此方案应该存在一定问题,这里提出自己的一些看法,欢迎大家一起进行讨论。

注:我没有下载资料看实现的方法,下面内容都是我自己的假设,如果不对请看过资料的朋友指正。

显然不管是什么单片机,都是无法直接测试到2.4G这么高的频率的,如果是直接对信号进行检测,需要达到4.8G的采样率,目前还没有这么快的单片机。那有没有变通的方法呢,我想可行的方法是对原始信号分频,这样理论上讲是可以支持到这么高频率的信号的。

注:2.4G=2 400 000 000,不是2.4*1024*1024

如果我们能将信号进行分频,比如256分频,理论得到的分频后信号为9.375M,这个频率的信号用单片机还是有机会测量到周期的。

注意前面我一再强调的是理论,也就是说这种想法是基于数字电子技术理论,忽略电路的响应速度做出的。实际中并不能这么考虑,常用的74系列的芯片,最大速度是在10ns的样子,超过这个速度就无法响应。实际电路会有分布电容的存在,决定信号的传输会因为电容充放电产生延时,这样电路无法实时响应到特别高的频率。2.4G信号的周期为0.417ns,远小于10ns,可以这么说,一个2.4G的信号,直接接到单片机或者74系列芯片上,硬件根本来不及响应。我举个例子大家就能理解,现在电脑CPU和内存之间的信号速度达到100M以后就很难再往上提高,就是同样的原因,CPU与内存芯片之间的信号传递已经到了极限,所以再往上提高会很难。

传统单片机属于低频电子领域,对于低频领域的一些电子技术理论,是不能直接用到高频领域的。最基本一点,对于低频信号,我们可以认为在整个电路中所有信号是一样的,延时可以忽略不计,但高频信号则不一样。就拿2.4G的正弦波来说,波长是0.125米,也就是12.5厘米,在板上的导线和器件之间就不能忽略延时的存在,假如导线刚好长12.5厘米,在同一时刻导线上是一个完整的正弦波,不同位置的电压并不相同,而低频信号我们是认为同一时刻所有位置的电压相同(实际情况有所不同,导体中电的传播速度要小于30万公里/秒)。

所以我认为该方案的原创者只是从理论上找出了一个可以测量到2.4G信号频率的方法,但实际上行不通,我想他也没有拿一个2.4G得信号进行验证,只是自己从算法上做出了最高性能预估,但没想到自己的理论依据在预估的最高频率下已经不成立,从而得出错误的结论。

当然,对于2.4G这样的高频信号并不是不能进行测量,只是处理的方法和电路不是我们所想的那么简单,普通单片机的处理方法是无法实现,需要特殊的器件和电路来支持。

这是我的一点看法,不一定正确,毕竟我对高频电路理论也不了解,欢迎各位朋友进行讨论。

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